在上海培风图南半导体有限公司创始人兼董事长沈忱看来,未来五到十年,中国半导体必将走出一条差异化的自主发展路径。
“中国的3nm制程一定和海外的3nm制程非常不一样。”
当被问及中国半导体与全球领先水平的差距时,上海培风图南半导体有限公司(以下简称“培风图南”)创始人兼董事长沈忱给出这样的预判:“在缺失关键设备的情况下,国内工艺发展与国际已经‘分岔’。我们的客户在用EUV延续摩尔定律,这条路我认为能走通。但五年甚至更长时间后,当中国自己做出来EUV,会不会回到国际路线?不一定。”
培风图南是面向晶圆厂提供全流程EDA工业软件、工艺研发一体化解决方案的供应商,公司名称典出《庄子·逍遥游》,取“积蓄长风、振翅南飞”之意,喻指厚积薄发、志在高远。
纵观国产EDA(电子设计自动化)的创业版图,数字前端和封装设计是最热闹的赛道,资本追捧、玩家众多。而培风图南却选择了一条小众而艰深的路径——EDA软件中一个独特的分支:TCAD(半导体工艺和器件仿真软件)。创始团队自2007年起便投身TCAD软件开发,历经十多个版本的迭代,推出的三维工艺和器件仿真软件套件Mozz TCAD于2024年获得头部客户验证。这款国产软件不仅实现了与国际巨头新思科技的全面对标、支持3纳米先进制程,更在化合物半导体等部分应用场景中大幅反超。
今年春季,培风图南完成战略迁址,落地上海张江。4月中旬,沈忱在上海浦东接受《国际金融报》专访时直言:“这绝非一次简单的办公地址迁移,而是企业从‘对标’走向‘自主正向研发’的必然转折点。”
谈及行业未来,沈忱在访谈中指出,虚拟晶圆厂将成为集成电路先进制程发展的核心赛道,并展望了AI与半导体制造深度融合的产业趋势。他表示:“企业定位是‘虚拟晶圆厂的施工队’,我们自研的AI智能体(Agent),能够自主调度TCAD软件完成智能化优化,这也是AI在半导体行业垂直领域落地的方向。”
坐热“冷板凳”
EDA是芯片设计的基础工具,也是国内芯片产业关键“卡脖子”环节。在EDA的细分赛道中,制造端的TCAD因技术门槛极高、研发周期极长,长期被美国新思等国际巨头垄断。
TCAD(Technology Computer Aided Design,半导体工艺和器件仿真软件)是一种通过计算机数值模拟来仿真芯片制造过程和晶体管物理特性的工业软件,其可通过计算机数值模拟,复刻芯片制造全流程与微观物理特性,实现“虚拟造芯片”,应用能力直接影响晶圆工艺水平与产品良率,能大幅缩减研发周期、降低流片成本,在先进工艺器件结构优化中作用关键。
长期以来,全球TCAD市场被新思科技(Synopsys)等国际企业主导,尤其在高端工艺节点(如5nm、3nm),这正是培风图南努力突破的方向。
培风图南加入该赛道始于2011年,彼时国产EDA尚是一片荒芜——资本不看、客户不用、人才稀缺。这一年,年仅28岁的沈忱放弃海外高薪,毅然回国,与因代码结缘的贡顶一起在苏州创办了珂晶达电子(培风图南的前身),并选择了一条最难的路——从最底层的几何算法开始,一行一行代码写起。
这一写,就是十几年。
“2012年我们第一次开发三维工艺仿真,失败。2015年第二轮,又失败。”沈忱回忆,“前两次全部死在几何上,不是物理问题,就是那些看起来很基本的立体几何问题。”
他进一步解释,培风图南的技术栈最底层是数学库,尤其是几何和网格。“我们当时还心存侥幸,觉得小公司有没有可能弯道超车,用新一代技术来避免高难度问题。最后发现完全不可能,那些纸面上非常漂亮的算法都有核心的本质缺陷。”
2019年第三轮开发,团队吸取前两次教训,花了一年时间,写出了一个超高精度的几何库,才终于迈过了这道坎。从那以后,大家才建立起信心。
沈忱把这种方法称为“排列组合式的开发”——把所有的技术路线全都遍历一遍,找到正确的那一条。如今,培风图南100人团队拥有的产品代码量直奔千万行规模。“很多同行人数是我们四五倍,也没有我们代码量大”。
但坐热“冷板凳”并不容易。培风图南前十年几乎没有融资,团队靠着承接一些航天军工外包项目赚取利润反哺研发,公司只能以每年新增1到2名工程师的速度缓慢发展。沈忱透露:“在2011年到2018年之间,国产EDA完全没有商业机会,但国家在国防层面率先看到了自主可控的价值,坚持支持我们这样的小公司。”
不过,随着2019年起海外对华限制持续升级,工业软件自主可控的重要性凸显,2021年成为培风图南的关键转折点,一家行业龙头企业主动接洽,提出国产替代需求。2024年,培风图南凭借三维工艺仿真软件Mozz TCAD顺利切入多家国内半导体龙头供应链。
沈忱坦言,半导体行业的残酷远超想象。摩尔定律下,晶圆厂研发节奏以天为单位,对配套软件的速度、精度要求极致。“即便有国产替代需求,客户也不会因为‘国产’身份降低标准,只有真正创造价值才能被认可。”他说,“所有客户在看到我们做到对标以后,提出的都是新问题——美国软件也解不了的问题。”这让他意识到,培风图南已经站到了行业前沿,而不再是追赶者。
这也是他决定将公司搬到上海张江的根本原因。
抵达产业核心主场
“上海张江,是全国半导体产业密度最高的地方。从原材料、设备、晶圆厂到设计公司、封测厂,都在这里。节奏最快、客户要求最高、信息最集中。”沈忱说,“我必须回到舞台中心来。”此外,国际化也是关键考量。“我们引进海外专家,上海是最佳选择。邀请海外专家临时访问,上海也是必经的一站。”
显然,对于培风图南来说,搬家不仅是地理位置的切换,更是一次身份的重新定义。
根据公开资料,作为上海科创中心的核心承载区,张江被视为全球集成电路产业的重要枢纽,形成了覆盖芯片设计、晶圆制造、封装测试、装备材料的完整产业链。百度百科显示,全球芯片设计10强中有7家在张江设立了区域总部或研发中心,这是汇聚了近千家行业代表性企业。至2022年,张江集成电路产业销售收入超过2000亿元,占上海市集成电路产业比重约66%。截至2025年,上海集成电路领域科创板上市企业达35家,位列全国第一。
依托优质的产业土壤与资本环境,今年3月,培风图南顺利完成新一轮融资。在哈勃投资、深创投、元禾重元等十余家知名机构持续加持的基础上,本轮成功引入张江高科旗下市场化基金张江浩珩,使其成为公司重要战略股东,深度绑定张江本土产业资源。
对于此次战略合作,沈忱表示,张江浩珩的入局早已超越单纯的财务投资范畴,本质是一场深度的产业生态布局。“对方并非只将我们视作单一投资标的,更希望培风图南发挥技术与业务能力,串联上下游资源,成为激活区域产业协同与创新的关键支点。”目前,公司核心客户已覆盖主流晶圆厂、头部设计企业与半导体设备厂商,后续还将拓展先进封装领域业务,贯穿产业链多个关键环节,而这也恰好契合张江打造闭环产业生态圈、推动本土半导体产业高质量发展的核心规划。
更重要的是,据沈忱讲述,张江浩珩还展现了真正的“耐心资本”姿态。“他们给了我们时间和空间,按照行业规律来办事,这对TCAD软件及公司的发展而言显得尤为珍贵。”沈忱说。
实际上,这份深度契合的合作共识,早在双方初次对接时便已埋下伏笔。培风图南副总裁兼董秘姚峰,至今仍对张江浩珩团队的产业专业性记忆犹新。
她回忆,2024年3月1日,团队与张江浩珩投资团队首次会面,常规开展商业计划书宣讲。谈及虚拟晶圆厂业务时,张江浩珩团队敏锐捕捉到TCAD在虚拟晶圆厂中将发挥的核心价值,当场聚焦产品架构、研发进程以及企业融入上海产业生态后的协同价值,提出一系列深度且专业的问题。
重新定义规则
立足张江的办公空间,沈忱的目光并未局限于当下阶段性的突破与对标成果。在他看来,真正的产业攻坚才刚刚启程,其心中清晰排布着关键时间轴线:国内先进工艺节点加速落地量产,2029年至2030年,或将成为行业转折的关键分水岭。
沈忱判断,未来五到十年,中国半导体必将走出一条差异化的自主发展路径。“国内3nm工艺,很可能提前落地海外2nm、1.6nm阶段才会应用的前沿技术。我们并非刻意另辟蹊径,而是现实条件倒逼路线创新,但这种差异化突围,反而有望让我们在部分技术赛道实现弯道提速”。
不止是国产EDA产业告别单一进口替代逻辑、转而重构产业范式与重塑技术规则,沈忱还敏锐捕捉到另一深层变革:TCAD赛道的价值边界,正被全面改写。
“过去行业仅以新思科技为参照,认为全球TCAD市场仅2亿美元,赛道体量有限。但如今,应用材料、泛林半导体、西门子等巨头都在加码布局。”在沈忱看来,这背后逻辑清晰直白:台积电单年研发投入高达60亿美元,每一代新工艺研发成本涨幅超四成,传统反复试错的实体研发模式早已难以为继,“必须用仿真把真实实验的次数降下来”。
这正是培风图南的机遇。沈忱把公司的定位概括为两句话:第一句是“虚拟晶圆厂的施工队”——为客户建造晶圆厂的数字孪生体,通过物理和数学建模仿真,替代昂贵的真实实验;第二句是“用虚拟晶圆厂来训练AI”——真实晶圆厂产生数据太昂贵,虚拟晶圆厂可以低成本、大规模地生成训练数据,而且AI存在固有的“幻觉”问题,没人敢让它操作真实晶圆厂,但大家都愿意让它操作虚拟晶圆厂。
“我们自研的智能体Agent,可自主调用TCAD工具完成工艺迭代与参数优化。”沈忱表示,这正是人工智能在半导体垂直领域深度落地的核心方向。
目前,培风图南已与多家产业客户开展联合探索,从单台设备仿真试点起步,逐步延伸至全工艺流程联动优化,最终目标是打造适配半导体全场景的行业专属大模型。
在沈忱看来,TCAD这条赛道,比拼的不是谁跑得快,而是谁跑得久。半导体工艺、器件领域的一项新技术从学术论文到实现量产,周期少则五年,长则十年,“提前数年重仓布局,并非预判先机,而是行业属性决定,必须保持十五年以上的前瞻视野”。