一文读懂 | 晶圆材料行业数智化解决方案规划
发布时间：
2024-08-27
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01✦ 晶圆材料行业分析
半导体制造主要分为晶圆制造和封装制造两大类，晶圆制造是半导体制造的基础，其中，晶圆制造在半导体成本中占据主导地位，尤其是硅片，其成本占比最高。硅片不仅是制造芯片的关键原料，更是衡量一个国家半导体产业水平的重要标志。随着技术的不断进步，硅片尺寸从最初的几英寸逐步增大到12英寸，甚至未来可能达到18英寸，这使得每片硅片能够承载的芯片数量大幅增加，从而有效降低了单位成本。
晶圆材料的生产过程极为复杂，从硅原料的提纯、拉晶、切片、抛光到最终的外延处理等，每一步都需要极高的精度和稳定性。尤其是半导体级别的硅片，对原料纯度的要求近乎苛刻，必须达到9个9以上的纯度标准，这无疑对生产设备和工艺技术提出了极高的挑战。
随着5G、人工智能、物联网等新兴技术的快速发展，对高性能芯片的需求不断增加，进而推动晶圆材料市场的持续增长。根据行业报告，全球晶圆代工市场规模预计将持续扩大，这将直接带动晶圆材料的需求。此外，在国际环境变化和国内政策支持下，中国晶圆材料国产化进程加速。虽然目前整体国产化率仍较低，但随着技术进步和市场拓展，国产晶圆材料的份额有望逐步提升。
02✦ 晶圆材料行业数智化转型经典案例
晶圆材料行业正面临着巨大的发展机遇和挑战。通过把握市场需求趋势、推进技术创新和数字化转型等措施，企业可以不断提升自身竞争力并实现可持续发展。下图是用友在芯片行业的一些案例，包括金瑞泓、中欣晶圆、晶睿电子等众多行业内知名企业。
杭州立昂微电子股份有限公司
杭州立昂微电子成立于2002年3月，并于2020年9月11日在上海证券交易所主板A股成功挂牌上市（证券代码：605358）。作为一家专注于集成电路用半导体材料、半导体功率芯片以及集成电路芯片的设计、开发、制造与销售的高企，立昂微展现了强大的技术实力和市场竞争力。
公司拥有杭州、宁波、衢州、海宁四大经营基地，下辖六家子公司，包括杭州立昂东芯微电子有限公司、海宁立昂东芯微电子有限公司、浙江金瑞泓科技股份有限公司、金瑞泓科技（衢州）有限公司、金瑞泓微电子（衢州）有限公司以及杭州立昂半导体技术有限公司。这使得立昂微拥有了一个完整且竞争力较强的产业平台，具备了硅单晶、硅研磨片、硅抛光片、硅外延片、功率器件芯片与集成电路射频芯片的制造能力。
立昂微的业务横跨半导体硅材料、半导体功率器件芯片和化合物半导体射频芯片三大细分领域，展现了公司在半导体行业的广泛布局和深厚实力。
为了实现企业的全面优化与管理升级，立昂微实施了U9 cloud IC芯片行业解决方案，通过U9 cloud将流程优化和标准化固化下来，并基于此平台不断进行改进，确保业务流程的高效与规范。
首先，实现了财务业务一体化与实时财务，系统能够自动、实时生成财务核算数据，无需人工干预，从而保证了数据的准确性与处理的高效率。
其次，在成本核算方面进行了细化升级，由原本的月度汇总成本核算转变为基于工单的成本核算，并进行了基于产品的毛利分析，以更精准地掌握成本结构与盈利情况。
同时，对采购和付款流程进行了规范，统一了请购流程，并明确规定财务部不允许采购发票直接报销，以增强内部控制。
最后，在生产管理方面推行了精细化管理，所有主要材料的发料都需严格按照工单进行，并紧密依据BOM表的数据进行生产领料和倒扣料处理，生产指令的下达、完工汇报、返工、报废以及入库等环节也均按照工单执行，确保了生产流程的严谨与高效。
浙江金瑞泓科技股份有限公司
金瑞泓科是杭州立昂微电子股份有限公司（证券简称：立昂微，证券代码：605358）从事晶圆材料的子公司，也是国内较早一批专业从事集成电路用硅片制造的企业之一，是我国少数具有硅单晶锭、硅研磨片、硅抛光片、硅外延片制造的完整产业链的半导体硅材料企业。
使用用友U9 cloud实现业务财务一体化,与MES、WMS无缝对接，实现全过程条码管理、实现全过程物料追踪和品质追溯。
03✦ 晶圆材料行业的管理特点与难点
晶圆材料行业也面临着诸多挑战。首先，原材料成本波动较大，尤其是硅原料价格的剧烈变动直接影响了硅片的生产成本和市场价格。其次，产品认证周期较长，企业需要投入大量资源进行技术研发和产品测试以满足客户需求。此外，随着技术的不断进步和客户需求的多样化，晶圆材料企业需要不断提升自身的研发能力和市场响应速度以应对市场变化。
晶圆材料行业的管理难点主要体现在以下几个方面：
1、生产自动化程度高但管理精细化不足：晶圆材料生产过程高度自动化，但传统的管理方式往往难以实现对生产数据的实时监控和深入分析，导致管理精细化程度不足。
2、产品多样化与定制化需求增加：随着客户需求的多样化和定制化趋势加剧，晶圆材料企业需要不断提升产品的多样性和灵活性以满足市场需求，这对企业的生产管理和供应链管理提出了更高要求。
3、质量与成本控制难度大：晶圆材料的质量直接影响芯片的性能和可靠性，因此质量控制至关重要。同时，随着原材料价格波动和市场竞争加剧，成本控制成为企业生存和发展的关键。然而，由于晶圆材料生产过程的复杂性和不确定性，质量和成本控制难度较大。
04✦ 晶圆材料行业数智化蓝图规划
首先要实现晶圆材料行业的业务管理，能够满足晶圆材料多特征值的管理，包括单晶编号、电阻值、氧含量、含氧档位，还有其他的一些自定义属性。还有就是生产计划，晶圆材料企业大都是接单式生产，可以通过 LRP 的计划去进行规划与追踪，有一些工序需要委外加工，那我们可以通过委外工作台去做 WIP 的数据管理。还有企业要成本精细化管控，这里面业务不一定完全是标准的，可能也要涉及到工序成本。为了实现良率管控及精益化改善，就需要做标准成本跟实际成本的对比分析，这整个过程中我们还要实现一些批次号的追踪跟继承。同时也会结合一些物联网应用，也就是结合我们的设备管理，这里面一般结果是跟 MES去挂钩的，当然这里面也会跟ERP有一些关联，因为在这里面它的一些公用数据，我们是需要通过 ERP 跟 MES 的集成，跟 A IoT 的集成，MES 里面数据再传回到 ERP 里面去实现工序级别的成本分析，实现整个的全过程的追溯，包括实现实时成本的管控。
05✦ 晶圆材料行业数智化核心应用场景
1、 物料精细化管理：对衬底片、成品、重点辅材进行精细化管理，并实现多维度的物料管理。根据生产流程搭建 BOM，并考虑衍生品和副产品。
2、 多种库存管理模式： 对原材料、辅材、耗材等采用不同的管理模式。
3、 生产过程追溯：实现从原材料到成品的全过程质量追溯。我们利用物联网技术和追溯系统实现对原材料采购、生产过程、成品检验等各个环节的全程追溯。通过批次号、炉号、片号等唯一标识符的关联和管理，确保每一片晶圆都能追溯到具体的生产环节和原料批次。
4、 生产过程及成本核算： 实现工单级别成本核算，并考虑工序成本、副产品、废品等因素。采用分项成本法，对直接材料、制造费用等进行精细化的分摊与管理。特别是在处理电子特气等难以直接分摊的成本时，通过流量计等方式获取准确数据，实现成本控制的精细化。
晶圆生产的联副产品分摊是行业特点。将电子特气和辅耗材纳入BOM，并设定工艺测算的分摊系数。采用合并领料倒扣方式，依据月末实际用量进行分摊。通过假退（倒冲）处理，解决坩埚、籽晶等一次领料多次使用、晶棒生长周期长导致的在制问题，以及特气等使用流量难以计算的问题。
5、 ERP 与 MES 集成方案：实现数据集成和流程拉通，并进行多系统集成的一体化解决方案。
6、 规范合规：建立内部交易、投资管理等方面的规范，并满足上市要求。
7、 数据驱动生产运营管理平台：整合多系统数据，实现智能大屏管控和数据价值挖掘。通过数据挖掘和分析为企业提供精准的决策支持和运营指导以实现生产运营管理的智能化和高效化目标。
结语
晶圆材料行业的数智化转型是一个复杂的系统工程，需要综合考虑行业特点、管理难点和业务需求。通过构建数智化蓝图，实施详细的业务解决方案，借助 ERP 和 MES 等信息化工具，晶圆材料企业可以实现精细化管理、提升生产效率和降低成本，从而在激烈的市场竞争中构建核心竞争力。
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