在2025年PDF Solutions用户大会上，首席执行官约翰·基巴里安发表了一场内容广泛的 主题演讲 ，指出半导体行业正处于一个关键的转折点——这一转折点由人工智能需求的爆发式增长所驱动，却又受到前所未有的制造复杂性的制约。他的核心观点是：要实现2030年半导体行业规模达到万亿美元的目标，必须从根本上重新思考制造商如何开展协作、利用数据以及部署人工智能驱动的自动化。
人工智能正推动半导体行业的发展
基巴里安开场便列举了令人瞩目的增长预测，这些预测已从雄心勃勃转变为切实可行。在人工智能的推动下，半导体行业有望在2030年前保持约10%的年增长率。这不仅仅关乎数据中心；到2030年，从边缘设备到嵌入日常产品的微控制器（MCU），约三分之二的半导体需求都将受到人工智能的影响。
这场变革的规模令人瞠目：到2030年，全球数据中心容量可能增长至目前的3倍以上，年复合增长率将接近22%；而边缘AI已占据半导体AI市场半壁江山。或许最具说服力的是，2纳米以下的尖端制程节点将主导代工收入，到2030年占比将达40%，到2035年则将升至60%。
半导体行业当前需要应对的三大挑战是什么？
基巴里安将该行业的演变归结为三个相互关联的挑战，而PDF Solutions正通过其平台和解决方案致力于解决这些挑战：
挑战 1：3D 革命：制造业已从简单的规模化复杂性演变为阿特·德·格斯（Aart de Geus）所称的“系统性复杂性”。这既包括基于小芯片的系统封装，也涵盖日益普及的三维晶圆加工技术。 现代产品通常包含17至18层金属层，需要测试数十亿个过孔；而晶圆键合（曾被视为图像传感器领域的特殊技术）等工艺，如今已成为闪存和背面供电的标准方案。手机中的红外传感器现已成为封装内的多芯片系统，甚至测试设备中使用的芯片也已演变为多芯片模块。
挑战 2：供应链碎片化：传统半导体行业通过集中制造产能以实现规模经济的模式正面临颠覆。正如基巴里安所指出的，该行业正尝试一项前所未有的举措：在分散且全球分布的制造运营中实现经济效率。客户期望无论晶圆在何处制造都能获得具有竞争力的价格，然而地缘政治现实、人才分布以及市场准入要求正推动着产能同时在多个大洲扩张。
这种复杂性在产品层面进一步加剧。如今，先进的封装工艺涉及20多个测试插孔，需要将20多个高带宽内存芯片与逻辑芯片集成，还采用了共封装光学器件等新兴技术。每家无晶圆厂公司实际上都已成为制造商，需要统筹协调涉及多方的复杂供应链，而不仅仅是接收成品晶圆。
挑战3：利用人工智能提升运营效率：半导体行业的员工队伍正在老龄化，吸引和留住年轻人才已成为一项挑战。80%的美国半导体工程硕士毕业生选择出国，90%的亚太地区企业将人才招聘列为首要任务。
与此同时，尽管该行业收集了海量数据，但在利用这些数据生成可操作的洞察方面，效率依然低下。 目前，该行业仅通过传统方法分析了5%至10%的制造数据，数据科学家80%的时间都耗费在数据整合和预处理上，而非实际分析。这要求采取一种截然不同的方法——借助人工智能，分析师将能够利用所有可用数据更快地做出决策，从而为该行业带来亟需的运营效率提升。
PDF Solutions 针对这些挑战采取了什么策略？
基巴里安概述了PDF Solutions如何通过四大核心支柱来调整其产品组合，以应对这些挑战：
解决方案主题 1：差异化数据与工艺表征：该公司的 DirectScan™ 电子束在线检测技术将电压对比检测与设计布局分析相结合，可在系统性故障发生前予以识别。PDF Solutions 的 eProbe 技术可进行在线检测，每台设备每年可检测超过 60 万亿个过孔，这对发现日益复杂的三维结构中的缺陷至关重要。 借助能够解读复杂数据集并按需生成洞察的自主AI技术，每片晶圆包含数万次实验和数十亿次测量的先进测试平台正变得更加触手可及。
解决方案主题 2：支持 AI 的数据平台：鉴于当前分析架构在约 20,000 个参数时便会遭遇根本性瓶颈，而现代 RF 和芯片级产品通常会生成数百万个参数，PDF Solutions 推出了一款彻底重构的分析平台。新架构在传统商业智能工具与数据存储之间引入了一个可扩展、并行且交互式的分析层，使分析加载速度提升了 25 倍，并使测试结构发布 (TSR) 等关键分析效率提高了 42 倍。 尤为重要的是，工程师现在能够与包含百万个测试项的数据集进行交互式操作，这比以往的能力提升了整整一个数量级。
解决方案主题 3：协作与供应链协调：PDF Solutions 正从两个层面应对协调挑战。通过 Sapience™ Manufacturing Hub 实现的内部协调，可实现 MES、ERP、PLM 和 EDA 工具之间的无缝集成，从而消除数据处理工作——这通常消耗了数据科学家的大部分时间。 通过Supply Chain Hub实现的外部协调，可自动化质量保证流程，支持在制品的实时追踪，并促进数据前馈应用的实施——这使得一次插装的测试参数能够优化后续操作。
该理念的核心在于“人治与AI行”，即制定规则和防护措施，使AI能够自动化完成高达90%的分析工作，同时在数秒内生成可视化结果，并始终100%地挖掘全部数据。
解决方案主题 4：全球安全连接平台：2020年，PDF Solutions收购了Cimetrix——这家企业在为半导体制造设备提供连接与控制软件方面处于行业领先地位。仅今年一年，就有8,000台半导体制造设备将搭载PDF软件出货，若将该公司视为单一设备供应商，其出货量将位居行业首位。
2025年，通过收购 secureWISE®，PDF Solutions现已运营着半导体行业规模最大的安全数据交换网络，连接了300多个制造基地和100多家设备原始设备制造商（OEM），且20年来从未发生过任何安全漏洞。 该平台采用端到端零信任架构，在八个区域内以99.9%的运行时间管理着数太字节的数据传输，并持续符合ISO 27001认证、多个区域的特定安全要求以及行业专属的SEMI标准。
提高半导体行业的整体效率可能带来怎样的经济影响？
基巴里安最后提出了一组发人深省的计算数据，既揭示了挑战，也蕴含着机遇。支撑着万亿美元规模的半导体产业，其年制造成本高达4000亿至5000亿美元，但若以创造收入的晶圆产量为衡量标准，全球最昂贵的工厂中，设备的运行效率仅为60%至80%。 设备可能显示90%的运行时间，但其中大部分时间生产的却是无产出的晶圆——包括调试晶圆、资格认证运行以及出货前的缺陷扫描。
“如果我们真能让这些工厂的产能再提升10%，我们就离那万亿美元规模的业务目标更近了一大步，”基巴里安指出。这正是PDF Solutions的行动号召：通过人工智能驱动的协作以及在全球半导体生态系统中做出更明智的决策，释放1400亿美元的价值。
半导体行业如何加快转型步伐？
从基巴里安的演讲中可以看出，半导体制造行业正经历着自转向300毫米晶圆以来的最深刻变革。该行业必须在人才资源有限的情况下，同时实现前所未有的产能扩张、掌握新的三维技术、协调分散的全球供应链，并在此过程中持续满足客户对成本和性能不断提升的期望。
正如 PDF Solutions 所阐述的，解决方案并非仅仅在于收集更多数据或运行更多人工智能模型。它在于构建基础设施，以实现组织内部、供应链合作伙伴之间以及人类与人工智能系统之间的智能协作。它在于打造能够让海量“暗数据”变得可访问且可操作的平台。它在于建立治理框架，使自动化能够在大规模环境下安全运行。
随着半导体行业朝着万亿美元的未来飞速发展，最终胜出的将是那些能够从现有产能中榨取最大价值、跨越组织边界协调复杂事务，并赋能工程师专注于洞察而非数据处理的企业。如果基巴里安的预见被证明是正确的，那么未来的发展之路不在于建造规模越来越大的工厂，而在于让现有工厂和供应链变得更加智能化。
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