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美国商务部再添芯片领域出口禁令,中国短期受影响不大

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软件是所有半导体公司在进入2纳米、3纳米制程后都无法避开的一个环节。不过,中国公司还在突破5纳米和7纳米制程中,短期影响不大,长期需警惕


文 | 陈伊凡

编辑 | 谢丽容

8月12日,美国商务部工业和安全局(BIS)发布一项临时最终规则。该规则中,对四项新兴和基础技术确立了新的出口管制,管制原因是国家安全。

临终最终规则(interim final rulus,IFR),指的是由联邦机构发布的规则,在发布后生效,无需首先就规则的实质内容征求公众意见。IFR在紧急情况和其他需要时使用,可以帮助加快监管流程,以快速实施具有约束力的监管要求。后续会根据效果决定是否进行调整,有一定期限性。一位资深律师的分析是,这个临时最终规则可以被视为是对中国的暂行条例。

“这四项技术中,最让外界关注的是EDA软件。该规则规定,对用于开发全栅场效应晶体管的晶体管(GAAFET)结构的EDA软件进行出口管制。”

EDA,即电子设计自动化。这是指利用计算机辅助设计(CAD)软件,来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。EDA工具贯穿整个集成电路生产流程,位于这个流程的上游,半导体的设计、设备的研发、芯片的生产和制造,都需要用到EDA工具。

GAAFET工艺是进入2纳米制程之后的主流工艺架构。在摩尔定律下,集成电路上可容纳的晶体管数量大约每18个月就会增加一倍,针对不同制程阶段,有不同的主流工艺架构,也就有不同的EDA工具。

在此之前,主流的工艺架构一直是FinFET,即鳍式场效应晶体管,FinFET工艺在22纳米制程之后成为半导体的主流工艺架构,一直延续到5纳米制程。

多位半导体行业人士告诉《财经十一人》,这一规则对中国芯片设计公司来说影响最大。

美国这份规则中,所提到的GAAFET结构的EDA软件,是所有半导体公司在进入先进制程后都无法避开的一个环节。

这意味着,中国需要用到先进制程芯片的公司,如AI芯片公司、挖矿芯片公司等,未来有可能在2纳米、3纳米制程及以下的芯片设计上进程受阻。不过,2纳米、3纳米制程是目前最先进的芯片制程,中国公司还在突破5纳米和7纳米制程中,短期影响不大。

另一类可能受到影响的公司是三星和台积电。有半导体行业人士向《财经十一人》表示,三星和台积电在GAAFET工艺上的EDA工具使用也会受到这一规则的影响,比如,三星如果与中国公司在GAAFET工艺上商业合作,就会受到限制。目前,涉及GAAFET工艺进行芯片生产的,主要是三星和台积电。

今年6月30日,三星电子宣布,其旗下的华城工厂已经利用3纳米全环绕栅极(下称GAA)制程工艺节点开始量产首批芯片,三星成了全球首家量产3纳米芯片的半导体晶圆代工厂。先不说三星这次3纳米GAA芯片良率如何,这也意味着全球3纳米进程往前推进了关键的一步。台积电则宣布将在2022年下半年量产3纳米芯片的计划。作为全球第一家宣布启动2纳米工艺研发的代工厂,台积电预计于2025年开始生产2纳米芯片。

尽管EDA工具的市场规模只有大概不到100亿美元,相比于5000亿美元的半导体产业,可谓是九牛一毛。但EDA环节非常关键,它深入到半导体设计生产的各环节,虽然市场规模不大,但不可或缺。

上海交大中国质量研究院客座研究员,北京联讯动力咨询公司总经理林雪萍在一篇文章中描述EDA工具的重要性是,在芯片那么小的空间进行布局、走线和事前分析,如同在一个米粒上刻出航空母舰模型那样。

根据第三方数据分析机构前瞻产业研究院统计,全球EDA市场有大约80%被新思科技、Cadence和Mentor Graphics三家国外公司占领。其中,新思科技和Cadence总部在美国。中国也是这三家EDA公司的主要市场。根据第三方研究机构赛迪智库的统计,2020年,中国的EDA市场中,Cadence的市场份额为32%,其次为新思科技,为29.1%,Siemens EDA排名第三,为16.6%。



不过,近些年,中国EDA产业发展较快,赛道内的公司正在逐渐增多,例如华大九天、概伦电子、芯华章和广立微电子等。

但一位EDA领域的资深专家告诉《财经十一人》,国内很多实际应用大部分停留在IC仿真验证的环节,以点工具公司为主。EDA流程繁复,需要长时间的积累,融合是目前的趋势,哪怕是EDA巨头新思科技、Cadence,也是通过三十多年不断收购形成如今的规模和地位。

目前,一些头部企业的产业基金正在做这方面的布局,以华为为例,华为通过哈勃投资正在对EDA领域进行重点投资布局,例如九同方微电子、无锡飞谱电子和立芯软件。这些公司都还在初创阶段,以立芯软件为例,这家公司所做的是EDA的数字流程里一项点工具,属于芯片设计的模块布局阶段。

上述EDA领域专家告诉《财经十一人》,这是一项不错的技术,但也存在一定的问题:首先,距离工业化仍有一段距离;其次,点工具的公司很难单独生存下来,其需要得到其他厂家的输入数据、同时其输出数据也要被厂商认可。

中国要建立一个覆盖EDA全流程的生态链,做好这件事情非常重要,进入3纳米以下先进制程的路,还有很长的路要走。

作者为《财经》记者,《财经》记者顾翎羽对本文亦有贡献

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