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美国对“芯片之母”下手!EDA软件如何影响整个半导体行业?

每日经济新闻 2022-08-14 19:21:28

每经编辑 王月龙 盖源源    

据财联社报道,美国商务部周五发布一项临时最终规定,对设计GAAFET(全栅场效应晶体管)结构集成电路所必须的ECAD软件金刚石氧化镓为代表的超宽禁带半导体材料;燃气涡轮发动机使用的压力增益燃烧(PGC)等四项技术实施新的出口管制。

据悉,GAAFET晶体管技术是相对于FinFET晶体管更先进的技术,FinFET技术最多能做到3nm,而GAAFET可以实现2nm。氧化镓(Ga2O3)、金刚石则是被普遍关注的第四代半导体材料。

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图片来源:摄图网 501123322

EDA软件限制的影响力有多大?强如三星,其6月刚刚突破的3nm GAA架构制程技术,也是在ANSYS、Synopsys、Cadence等EDA软件的全力协助下完成的。没有EDA软件的配合,突破架构、制程限制难度更大。

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美国对EDA工具等四项技术实行新出口管制

据财联社报道,当地时间周五,美国商务部工业与安全局(BIS)在联邦公报上披露了一项出口限制加码的临时最终决定,涉及先进半导体、涡轮发动机等领域。

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来源:联邦公报

根据公报, 美国工业与安全局决定对《商务部管制清单》(CCL)和《出口管理条例》(EAR)同步实施修订,对四项技术实施管制。

美国商务部主管工业与安全的副部长Alan Estevez介绍称,使半导体和发动机等技术能够更快、更高效、更长时间,以及在更恶劣条件下运行的科技进步,可能会在商业和军事环境中“改变游戏规则”。

据悉,此次被升级出口管制的技术包括:

宽禁带半导体材料氧化镓(Ga2O3)和金刚石: 氮化镓和碳化硅是生产复杂的微波、毫米波设备,或大功率半导体器件的主要材料。而氧化镓和金刚石有潜力能制造出更加复杂的设备,同时能耐受更高的电压或温度。

开发GAAFET(全栅场效应晶体管)结构集成电路的EDA软件: 电子计算机辅助软件(EDA/ECAD), 用于设计、分析、优化和验证集成电路或印刷电路板的性能。 作为FinFET的继任者,GAAFET(全栅场效应晶体管)被视为量产3nm及以下工艺制程的关键技术。BIS也在征求公众意见,以决定哪些ECAD的具体功能特别适用于设计GAAFET电路,以确保美国政府能够有效实施这项管制。

压力增益燃烧技术(PGC): 这项技术有潜力能提高燃气涡轮发动机10%以上效率,潜在影响航空航天、火箭和超高音速导弹系统。 PGC技术利用多种物理现象,包括共振脉冲燃烧、定容燃烧和爆震,导致穿过燃烧器的有效压力上升,而消耗的燃烧量相同。BIS目前无法确认任何正在生产中的引擎使用了这项技术,但目前已经有大量研究指向潜在生产。

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“芯片之母”EDA有多重要?

据天风国际研报,EDA即Electronic Design Automation(电子设计自动化),被誉为“芯片之母”。

如果把芯片制造比作建造一座大厦的话,IC设计就是大厦的设计图纸,EDA软件就是这张图纸的设计工具, 只不过EDA软件比建筑设计软件的复杂度要高出N个数量级。

利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程,在计算机上自动处理完成。并且是贯穿整个集成电路产业链的战略基础支柱之一。 EDA技术可以广泛应用于电子、通信、航空航天、机械等多个领域。

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图片来源:摄图网 401116818

所以总的来说,EDA是集成电路产业领域内 “小而精”的环节,产值较小但又极其重要。据赛迪智库数据显示:2018-2020年全球EDA市场规模由62.2亿美元增长至72.3亿美元,年复合增长率达到7.81%。 相对于几千亿美金的集成电路产业来说不值一提,但如果缺少了这个产品,全球所有的芯片设计公司都得停摆。

第一梯队:当下EDA行业市场集中度较高,被国际三大EDA巨头所垄断近八成:Synopsys(新思科技)、Cadence(铿腾电子)、Mentor Graphics(明导国际)(2016年被德国西门子收购)。

EDA三巨头掌握着绝对的主导权,旗下产品在国内的市场占有率达到85%, 并且在产品上各有特色,各自的IP侧重点和优势都有较大的差别。因此,不少一线的芯片设计厂商都有同时使用其中两三家厂商的不同EDA IP来设计芯片。

第二梯队:ANSYS、Silvaco、Aldec Inc、华大九天等为代表的企业。该类企业拥有特定领域全流程,在局部领域技术较为领先。

第三梯队:Altium、Concept Engineering、概论电子、广立微、思尔芯、DownStream Technologies等为代表的企业。该类企业在EDA上的布局主要以点工具为主,缺少EDA特定领域全流程产品。

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EDA国产化任重道远

据开源证券研报,受益集成电路国产化政策支持,EDA国产化率从2018年的6.24%提升至2020年的11.48%。

据中国电子报,近期,华大九天、概伦电子两家EDA公司登陆A股市场,并获得首日大涨的极佳表现,与前段时期部分半导体公司上市即破发的情况形成明显对比,显示出资本市场对EDA行业的看好。 在人工智能、3D封装等新技术、新应用的加持下,EDA行业新的成长空间正在被打开。

7月29日,国产EDA龙头华大九天正式登陆创业板,上市首日涨幅即达126%,市值一举突破400亿元,高达333倍的发行市盈率也打破了创业板的历史纪录。广立微于8月5日登陆创业板,收盘较发行价大涨156%。同日,概伦电子则大涨12.86%。

EDA的股市表现显现出逆势向上的韧性。华西证券研报指出,EDA工具是集成电路设计、制造、封装、测试等工作的必备工具,并且需要不断更新。业界对我国EDA行业发展的急迫性和必要性的认知程度显著提高。

不过, 一个新的问题——即国内EDA行业小而分散的问题也显现出来。

此前的采访中,国微思尔芯资深副总裁林铠鹏就指出,当前国内EDA产业处于行业发展早期竞争阶段,一些企业或许在个别点工具或者部分细分领域具有一定优势,短板却是产品不够全面,以任何一家之力都无法覆盖整个EDA产业链。 难以提供全流程的产品正是国内EDA企业的主要问题。

针对这样的状况,芯华章科技产品和业务规划总监杨晔认为:“国内产业在发展初期更应该注重倡导‘开放’,加强企业间的协同配合,目的是加强工具间的协同性,建设更完善的行业生态,提高芯片验证效率。国内EDA企业在初期阶段不应贪多求全,而是集中精力做自己最擅长的一部分,共同建设开放共荣的生态圈。

编辑|王月龙 盖源源

校对|程鹏

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每日经济新闻综合自财联社、中国基金报、中国电子报、公开资料

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