如何看待 8月13 日美国商务部发布最终规定“断供 EDA 软件”?这对我国国产芯片发展有何影响?

摘要

芯片制造和EDA是国内半导体产业链最为薄弱的环节,美国也是瞄准了这些弱点,对我国半导体产业打出了一套组合拳。

单看这次断供范围是针对「设计GAAFET(全栅场效应晶体管)结构集成电路所必须的EDA软件」,事实上对国内半导体产业影响有限,或许会加快EDA国产化的进程。

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EDA—芯片设计之母

EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写,指利用计算机辅助设计(CAD)软件,来完成超大规模芯片的功能设计、验证、可测性设计、后端设计等全流程的设计方式。

20世纪80年代后期,EDA产业开始走向成熟。主导这一时期的三家主要公司是Synopsys、Cadence和Mentor Graphics (已被西门子收购),这三家公司发展迅速,在EDA领域形成三足鼎立的格局至今。

EDA因其在半导体界无可比拟的重要性,也被被誉为 “芯片之母” ,是电子设计的基石产业。拥有百亿美金的EDA市场构筑了整个电子产业的根基,可以说 “谁掌握了EDA,谁就有了芯片领域的主导权。

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晶体管演进路线

在工艺制程进入到10纳米以下之后,工艺研发越来越艰难,研发投入也越来越大,摩尔定律以肉眼可见的速度在放缓。但一代又一代的半导体科研人员仍在使出浑身解数来延续摩尔定律,从平面晶体管(Planar FET)到鳍式场效应晶体管(FinFET),再到全环绕栅极晶体管(Gate-all-around FET)和多桥沟道场效应晶体管(Multi-Bridge Channel FET),如图1-8所示。可以看到,晶体管从平面走向立体,从而解决了因为工艺的缩小而带来的漏电、功耗、电流控制能力弱等问题,新的晶体管结构也让芯片工艺下探到3纳米以下成为可能。

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影响到底有多大?

前文说过,短期内,此次EDA断供影响有限。最重要的原因是台积电3nm工艺制程依然采用FinFTE结构的晶体管,预计于2022下半年开始量产。

目前国内应用先进制程的EDA公司包括:初创GPU公司、阿里百度等互联 造芯大厂、自动驾驶芯片公司、手机芯片自研公司等。主要集中在7nm~5nm之间。未来3~5年内,7nm~3nm依然会是主流的先进制程。

根据台积电的road map,采用GAA晶体管结构构的2nm(N2)制程工艺,将于2025年量产。而第一批产能通常会由苹果包揽,所以其他企业全面转向2nm工艺,的时间点在2026年左右。

所以未来四年对国内EDA产业是非常宝贵的时间。

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国内EDA厂商如何破局

本土EDA想要在三大巨头的围堵下突破重围,势必要打出一套强有力的组合拳才有希望,后来者想居上,从来都不容易。

组合拳招式一就是政策的扶持,事实上,我国在这方面做的已经足够好,并且初见成效。2021年以来我国出台了很多EDA相关的政策,非常密集且扶持力度不小。

组合拳招式二是要注重EDA相关人才的培养人才是科技公司的核心,没有人才的支撑,科技发展只能是纸上谈兵。EDA技术具有智力密集型的特点,并且要求理论与实践相结合,国内人才缺口巨大。国内高校应注重相关人才培养、积极对接企业、促进产教融合,为工业界输送人才。由大赛由中国电子学会、工信部产业促进中心联合主办的“集成电路EDA设计精英挑战赛”,就是一个产教结合的优秀案例,既加强了高校学生在集成电路EDA领域的创新设计与工程实践能力,也为 会培养具有解决复杂工程问题能力的卓越人才。

组合拳招式三是持续增加研发投入。根据华大九天公布的数据,2020年,国内所有EDA企业全年的研发投入加起来,不如新思科技一个月的研发投入。研发投入代表着科技公司的生命力,研发投入低意味着公司会逐渐失去竞争力,最终被行业所淘汰。

组合拳招式四是依托国内的市场,与设计企业合作建立良好的生态环境,让EDA公司发展进入正循环。国内EDA市场巨大,EDA三巨头也格外重视中国市场,如果能把国产EDA充分的渗透到国内的市场,那么对EDA发展会起到良好的促进作用。这就需要政府、高校、相关机构牵头,把产业链打通,让整个产业链上游相互促进、协同发展,EDA也会在不断的迭代中完善,最终完成国产替代化。

组合拳招式五是EDA公司要制定符合实际情况的发展策略。依托现有的产业格局,业内的共识是EDA应该先把某一款软件做好,让其在同类竞品中具备竞争力,实现盈利。然后由点及线再到面,逐步补全工具链。事实上,国内EDA公司在某一个细分环节的EDA已经做的非常棒了,但是缺乏全流程的EDA设计能力。

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结语

此次断供并不可怕,但要注意的是,如果此次断供未能对中国半导体形成实质上的打击,不排除美国继续加码的可能。

EDA和芯片制造或许是美国在半导体产业链中最后的两张牌,而最近几年也是美国出牌最后的机会。风雨过后,即是彩虹!

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