2025深圳市半导体与集成电路行业中小企业数字化转型实践样本

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目 录 一、半导体与集成电路行业中小企业发展情况........................- 1 - （一）半导体与集成电路行业定义与范围...................... - 1 - （二）半导体与集成电路行业中小企业发展现状与趋势- 2 - （三）半导体与集成电路行业中小企业业务痛点..........- 3 - 二、半导体与集成电路行业中小企业转型价值........................- 5 - 三、半导体与集成电路行业中小企业数字化转型场景............- 6 - (一) 产品生命周期数字化................................................. - 8 - 1.产品设计.......................................................................- 8 - 2.工艺设计.....................................................................- 10 - 3.售后服务.....................................................................- 13 - (二) 生产执行数字化........................................................- 15 - 1.生产管控.....................................................................- 15 - 2.质量管理.....................................................................- 19 - 3.设备管理.....................................................................- 21 - (三) 供应链数字化............................................................- 24 - 1.采购管理.....................................................................- 24 - 2.仓储物流.....................................................................- 27 - - 1 - 一、半导体与集成电路行业中小企业发展情况 （一）半导体与集成电路行业定义与范围 半导体与集成电路行业是以半导体材料（硅、锗、砷化镓等） 为基础，涵盖集成电路设计、晶圆制造、封装测试等关键环节， 从事集成电路、分立器件、光电子器件及传感器等产品生产的技 术密集型产业。该产业核心在于通过微纳加工工艺将电子元器件 集成于芯片之中，实现信息处理、存储、传输与能量控制等功能。 其主要产品和服务包括半导体材料、集成电路芯片、分立器件、 传感器以及芯片设计、封装测试等相关服务。 根据《国民经济行业分类》标准，半导体与集成电路行业可 分为以下类别：①半导体器件专用设备制造（行业代码：3562）， 指用于生产集成电路、二极管、三极管等半导体器件的专用设备 制造；②电子专用材料制造（行业代码：3985），包括半导体材 料、封装材料等专用材料的制造；③集成电路设计（行业代码： 6520），指企业提供集成电路功能研发、设计等服务；④集成电 路制造（行业代码：3973），指单片集成电路、混合式集成电路 的制造。 从产业链结构看，半导体与集成电路产业上游主要包含硅片、 光刻胶、靶材等半导体材料，光刻机、刻蚀机、封装设备等半导 体设备，以及 EDA 等集成电路设计工具；中游主要包含芯片设计、 晶圆制造和封装测试环节；下游广泛应用于通讯设备、消费电子、 汽车电子等多个领域。 - 2 - 图 1 半导体与集成电路行业产业链结构图 （二）半导体与集成电路行业中小企业发展现状与趋势 从全国来看，中国已成为全球最大的集成电路市场之一。 2024 年，全行业销售额达 14,313 亿元，同比增长 18.2%，占全 球市场份额的 25%。产业持续增长得益于国家政策的有力支持、 技术创新的不断推进以及市场需求的强劲拉动。但与此同时，产 业结构性矛盾依然突出：全年集成电路进口额高达 2.74 万亿元， 贸易逆差达 1.6 万亿元，反映出我国在中低端芯片已基本实现自 给自足的背景下，高端芯片仍严重依赖进口的失衡局面。 从深圳市的发展情况来看，2024 年深圳集成电路产业规模 达到 2839.6 亿元，占广东省总产值的 79%，同比增长 32.9%，显 示出在大湾区集成电路产业发展中的核心引领地位和强劲增长 动力。截至 2024 年底，深圳市集成电路企业总数达 727 家，年 - 3 - 增长 11.2%。其中设计企业 456 家、制造企业 8 家、封装测试企 业 82 家、设备及零部件企业 133 家、材料企业 48 家，产业链结 构以轻资产的设计环节为绝对主体。中小企业多分布于芯片设计、 封装测试等领域，目前已培育 134 家专精特新“小巨人”企业， 包括崇辉半导体、创智芯联、标谱半导体等代表性企业。 在当前产业链全球重构和技术快速迭代的背景下，我国半导 体与集成电路行业中的中小企业发展呈现出三大趋势： 一是政策驱动下国产替代进程加速。半导体与集成电路产业 是深圳市“20+8”产业集群战略的重点方向，政府通过资金补贴、 税收减免、研发支持等多维度政策，助力中小企业突破高端技术 瓶颈，提升国产化配套能力。 二是聚焦细分市场实现差异化竞争。中小企业凭借其灵活性 和技术专注度，不断深耕细分市场，打造差异化竞争力。不少企 业积极布局第三代半导体、先进封装、车规级芯片、工业级芯片 等高增长利基市场，逐步形成具有自主知识产权的技术壁垒和市 场优势。 三是行业整合与并购重组日趋活跃。在资本市场 IPO 审核收 紧的背景下，更多中小企业选择通过并购、跨界合作、产业联盟 等方式整合资源、吸纳资金，进一步优化产业链分工与资源配置 效率，提升整体竞争力。 （三）半导体与集成电路行业中小企业业务痛点 半导体与集成电路行业正处于国产替代加速、技术迭代频繁、 - 4 - 应用场景持续拓展的关键阶段，这一背景对中小企业的数字化转 型提出了更为迫切的要求，尤其体现在研发创新、生产制造、质 量管控与市场响应等核心环节，目前普遍面临以下业务痛点： 一是研发创新协同效率不足。随着芯片功能复杂度提升和应 用场景多元化，设计需求日趋细化且变更频繁，需架构、前端、 后端、仿真、测试等多团队高效协作。然而，当前中小企业多聚 焦于中低端芯片开发，缺乏统一的协同设计平台与项目管理系统， 导致版本混乱、沟通成本高、设计复用率低，严重拖慢研发进度 并推高开发成本。 二是供应链协同与稳定性面临挑战。半导体供应链涵盖硅片、 光刻胶、特种气体、设备配件等多种关键物料，受国际经贸环境 与产能波动影响，部分物料存在交期延长、价格波动剧烈、多替 代方案并存的状况。中小企业普遍面临需求预测不准确、库存周 转压力大、供应商协同能力弱等困难。 三是生产精细化与柔性能力亟待加强。面对多品种、小批量、 快迭代的订单需求，当前生产调度仍依赖人工经验，设备联网率 与数据采集完整性低，工序之间协同效率不高，导致设备综合效 率（OEE）偏低、生产周期长、柔性响应能力不足，难以高效支 持客户定制与急单需求。 四是质量与合规要求不断提升。车规、工规、高可靠计算等 领域对芯片良率、一致性和可靠性提出极高要求，中小企业普遍 缺乏工艺参数闭环控制、全流程质量追溯和先进过程控制（APC） - 5 - 能力，难以系统性地提升产品一致性与良率稳定性。同时，面对 功能安全、信息安全等新型合规要求，企业往往缺乏技术积累与 认证经验，导致市场准入周期长、成本高。 二、半导体与集成电路行业中小企业转型价值 聚焦产品创新、供应链协同、精细化与柔性生产、质量合规 四大关键环节的业务痛点，依托云端协同、智能物联、数字孪生 及数据分析等关键技术，数字化转型可系统提升企业 IP 复用率、 供应商协同能力、设备综合效率、柔性响应能力、产品一致性与 良率稳定性，助力企业突破低端同质化竞争瓶颈，逐步迈向高附 加值领域。其具体价值如下： 一是在产品创新层面，针对 IP 复用率低、研发周期长、协 同效率不高等问题，通过构建云端协同设计平台和标准化 IP 库， 可实现设计资源的集中管理和高效复用，显著提升研发效率。借 助与晶圆厂工艺数据的实时对接与协同，企业能够快速响应客户 定制需求，将方案设计周期大幅缩短，加速技术突破和产品迭代， 逐步积累自主知识产权。 二是在供应链协同层面，针对需求预测不准、物料交期不稳 定、库存成本高、供应商协同效率低等问题，通过部署供应链管 理（SCM）系统，实现与核心供应商的数据互联与实时协同。同 时，依托需求预测算法及库存优化模型，企业可精准把控物料需 求，动态调整采购策略，降低库存周转天数及呆滞料风险。 三是在精细化与柔性生产层面，针对设备利用率低、工序衔 - 6 - 接不畅、生产柔性不足等问题，通过部署 MES 系统及设备物联网 改造，实现对贴片机、塑封机、焊线机等关键设备运行状态的实 时监控与智能调度。结合 AI 预测性维护优化设备健康管理，减 少非计划停机，提升设备综合效率（OEE），缩短在制品等待时 间，增强企业应对多品种、小批量、快交付订单的生产响应能力。 四是在质量合规层面，针对产品良率波动大、全流程追溯困 难、认证准备周期长等问题，通过工艺参数实时采集与数字孪生 模拟，实现对关键生产过程的精准控制与优化，提升产品一致性 与良率稳定性。结合区块链等技术建立可信全流程数据记录，大 幅降低车规级、工业级等高端认证中的数据缺失与合规风险，加 速产品市场准入进程。 三、半导体与集成电路行业中小企业数字化转型场景 半导体与集成电路行业呈现国产替代加速、技术迭代频繁、 应用场景持续拓展的发展趋势，对中小企业在研发创新、生产制 造、质量管控与市场响应等核心环节提出了更为严苛的要求。为 有效应对上述挑战并实现发展突破，半导体与集成电路行业中小 企业重点聚焦产品设计、工艺设计、售后服务、生产管控、质量 管理、设备管理、采购管理及仓储物流八大领域，开展了大量数 字化转型探索与实践。 - 7 - 图 2：半导体与集成电路行业中小企业数字化转型典型场景 - 8 - (一)产品生命周期数字化 1.产品设计 痛点需求：一是过度依赖设计师经验或试错模式，常因阻抗 不匹配、热堆积、信号干扰等问题导致设计方案多次返工，不仅 延长研发周期，还增加物料与时间成本；二是产品性能验证过度 依赖物理试验，难以在研发早期发现潜在问题，导致原型机迭代 次数多、开发周期长，无法适应快速变化的市场需求，亟需通过 仿真技术提前规避设计风险。 应用场景： 一级：EDA 工具辅助关键电路模块验证。企业可借助基础 EDA 工具，对电源管理单元（PMU）、存储器、简单 I/O 接口 等关键电路模块进行原型设计与功能验证，完成电路拓扑搭建、 基础时序分析与功耗模拟，助力工程师快速评估电路架构可行 性，缩短前期技术探索周期。 二级：芯片设计数据与版本的管理。企业可引入轻量化 EDA 协同管理系统或 PLM 平台，实现芯片设计数据与版本的规范化管 理，统一集成 IP 核、GDSII 版图、仿真报告及设计约束库，强 化版本追溯与权限控制，确保跨团队协作的设计一致性与数据安 全性。 三级：半导体 IP 与工艺数据中台建设。企业可搭建内部 IP 核共享库与工艺参数手册，集中管理通用接口 IP 的参数化模型， 以及光刻胶厚度、蚀刻时间等与晶圆厂工艺匹配的关键数据。新 - 9 - 建项目可直接调用成熟 IP 模块，减少重复开发；同时打通设计 与封测端数据接口，使研发人员实时获取封装应力测试反馈，提 升设计与制造协同效率。 四级：芯片全链路协同设计与仿真优化。企业可依托工艺仿 真工具与 AI 多物理场仿真模块，对芯片热稳定性、电磁兼容性、 信号完整性等核心指标进行深度验证与优化。通过云端 EDA 协同 平台，实现与晶圆厂的光刻参数共享、与封装厂的工艺数据同步， 构建全链条数据链路，缩短流片周期，降低研发试错成本。 典型案例：产品设计数字化——金蝶云星空 PLM 系统推动英可 瑞实现设计一体化与精准管控 案例背景：深圳市英可瑞科技股份有限公司在产品设计环 节面临四大核心难题：一是版本管理混乱。设计迭代频繁，版 本分支多，依赖人工管理易导致版本混淆与误用，直接影响研 发准确性；二是数据与流程割裂。变更数据与变更流程分散在 不同系统中形成数据孤岛，导致变更信息传递不及时、不完整； 三是变更追溯与评估滞后。变更管理缺乏可追溯机制，影响评 估多依赖人工经验，易遗漏关联模块，甚至引发产线停产风险； 四是设计与物料脱节。设计数据与 BOM 清单未能有效衔接，物 料信息更新滞后，推高管理成本。 具体举措：为破解上述痛点，企业部署金蝶云星空 PLM 系 统，构建研发全流程数字化管理体系。一是搭建物料、BOM、 图文档的线上管理平台，覆盖研发数据从创建、归档到报废的 - 10 - 全流程，同步管控变更过程，实现数据与流程的一体化。二是 建立标准化物料库，规范填写方式并实施唯一性校验，减少“一 物多码”问题，提升物料管理精准度。三是形成可追溯的研发 知识库，方便工程师快速检索所需资料，依托历史版本管理功 能，为设计迭代提供清晰追溯路径，支持团队实时协同。 取得成效：本次升级为企业带来显著价值：一是设计评审 周期缩短 5%，设计数据资料检索时间减少 10%；二是 ECN 流程 变更执行周期缩短 6%，因变更遗漏导致的产线停产次数减少 12%；三是符合行业特定标准的证据链在 PLM 中完整记录，审 计准备时间减少 20%。 （图：英可瑞企业 PLM 系统页面） 2.工艺设计 痛点需求：一是试错成本高。核心工艺参数依赖工程师手工 记录与经验管理，缺乏统一标准化模板，导致批次间参数复用率 - 11 - 低，试错成本居高不下；二是工艺数据分散。工艺卡片、设备参 数、良率报告等关键数据分散于 Excel、纸质或单机系统中，未 实现集成管理，难以支持全流程追溯与持续优化；三是切换效率 低。多品种小批量生产模式下，工艺切换响应慢，缺乏参数化建 模与智能决策支持，难以满足车规、消费电子等多门类芯片的差 异化工艺要求，严重影响生产效率和成本控制。 应用场景： 一级：晶圆制造关键工艺模块仿真与验证。企业可引入 CAM、 工艺仿真软件（CAD）等基础数字化工具，对光刻胶涂覆、离子 注入浓度、蚀刻时间等关键工艺参数进行物理建模与模拟校准， 帮助工艺工程师快速验证设备参数设定的合理性，减少试片实验 频次，提高单步工艺开发效率。 二级：晶圆工艺数据系统化管控与追溯。企业可部署 MES 工艺模块或 PDM 扩展系统，集中管理光罩版图、工艺卡片、设备 参数等核心数据，实现工艺变更的版本控制与全流程追溯，确保 不同晶圆批次间的工艺一致性与稳定性。 三级：半导体工艺设计套件与知识库构建。企业可构建工艺 设计套件（PDK）知识库与缺陷模式库，整合历史工艺参数、设 备匹配规则和失效分析数据，形成企业级工艺知识资产。在开发 新工艺时可直接调用已验证模块，避免重复实验，缩短工艺开发 与冻结周期，提升研发效率。 四级：智能工艺优化与跨厂协同。企业可部署虚拟 DOE（实 - 12 - 验设计）与良率预测云平台，借助机器学习技术分析多因子工艺 参数（如退火温度、气体流量等）对器件电性能的影响，自动推 荐最优工艺窗口。通过联合代工厂共享关键机台状态与在线量测 数据，实现跨厂区工艺参数实时优化，缩短新产品工艺开发周期。 典型案例：工艺设计创新——工数仿真软件推动星河电路替代经 验试错，实现高效精准开发 案例背景：深圳市星河电路股份有限公司在工艺设计环节 面临两大核心难题：一是 PCB 板易受振动与热应力影响，引发 结构变形、焊点断裂等故障，传统设计方式难以提前识别并预 防此类风险；二是高端产品如高频高速板、汽车电子板等严重 依赖“经验试错”，造成试错成本高、工艺开发周期长，难以 满足高端市场对品质与可靠性的严苛要求。 具体举措：为破解上述痛点，企业构建仿真驱动设计解决 方案：一是部署通用仿真软件，基于高精度电路板三维模型， 结合热传导与对流散热边界条件，精准模拟不同工况温度场分 布，识别热聚集区域，优化导热材料选型；二是通过动态响应 仿真，分析振动与应力环境下焊点、过孔等薄弱环节，提前预 测疲劳风险，显著降低产品全生命周期故障率。 取得成效：一是 PCB 散热与机械性能显著优化，良品率提 升 12%，高端产品性能稳定性增强；二是数字仿真替代大量物 理试验，试错成本降低 40%，设计周期缩短 30%，适配快速迭 代需求。三是技术参数转化为可视化成果（温度云图等），客 - 13 - 户信任度提升，成单周期缩短 25%。 （图：星河电路企业仿真设计软件页面） 3.售后服务 痛点需求：一是故障信息收集缺乏标准化流程，依赖邮件、 微信等非标准化工具易导致关键信息遗漏，数据完整性差，故障 响应周期长；二是故障定位效率低，售后数据与研发、生产数据 隔离，形成信息孤岛，缺乏跨部门协同机制，难以实现精准定位； 三是故障案例未能形成企业知识库，解决方案散落在工程师个人 手中，同类问题反复出现，重复处理成本高。 应用场景： 一级：芯片数据自动分类采集与失效快速分析。企业可引入 RMA 系统及远程诊断工具，对客户退回芯片进行自动分类与数据 采集。通过 ATE 设备读取晶圆探针测试数据，快速识别失效批次， 辅助工程师在短时间内完成故障定位并启动更换流程，提升初始 响应效率。 - 14 - 二级：芯片失效分析数据库与标准化售后流程。企业可部署 LIMS 系统，统一管理失效分析报告、邦定参数和客户环境配置 等信息，实现故障案例的结构化存储与共享，确保不同 FAE（现 场技术支持工程师）团队在处理相似问题时方法一致，提升服务 规范性和客户满意度。 三级：芯片缺陷数据改进知识图谱。企业可构建失效模式知 识图谱与替代料决策树，整合封测厂缺陷数据、客户应用场景及 供应链风险信息，实现新客诉输入时自动匹配历史方案，并跨部 门联动研发、生产与采购，实时推动设计改进，减少问题复发。 四级：基于 AI 根因分析提前预警与预防维护。企业可运用 AI 根因分析技术，通过深度学习解析 ATE 日志中的异常模式， 提前预警批量性故障风险。联合终端厂商共享设备运行数据，动 态优化系统级维护策略，减少客户产线停机损失，实现从售后处 理向预防性服务转型。 典型案例：客户服务与市场响应数字化——经营宝系统推动康成 泰