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美國實施EDA中國可能會錯過下一代芯片技術

（2024年11月23日更新）美國試圖鎖定下一代中國芯片技術

請注意，下一代是下一代！EDA軟件無關，這個EDA只針對軟件的禁令GAA目前，只有三星在三星使用這個過程nm在芯片生產方面，如果沒有意外，臺積電今年也將批量生產同一代芯片。

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目前，中國最先進的技術來自中芯國際。不久前，中芯被發現秘密DUV7.光刻機實現nm工藝量產。但即使進步如此之快，中芯國際與三星、臺積電之間至少有一個7nm （EUV版的7nm工藝）、5nm對中芯來說，兩代，GAA至少是下一代使用的，目前中芯連7nm 沒有可能，因為目前已經實現了7nm已經是DUV光刻機的極限需要進一步發展EUV現在根本買不到光刻機。

所以現在最頭疼的是:第一，從哪里來？EUV光刻機！第二，有EUV光刻機之后，怎樣才能快速好省地研發和量產7nm 和后續的5nm工藝。至于設計3nm的GAA架構芯片的EDA軟件——虱子多了不癢，債多了不愁，至少近幾年，似乎不是最重要的事情。

什么是GAA？

GAAFET是替代目前FinFET下一代技術路線

GGA的全稱是Gate all around Field Effect Transistors(簡稱GAAFET)，中文全稱全環柵晶體管，可延續半導體技術經典摩爾定律的新興技術路線，進一步能力，克服當前技術的物理縮放比例和性能限制。

各種晶體管結構體管結構的示意圖GAAFET整個外輪廓都被柵極完全包裹著

GAA可提供工藝比FinFET靜電特性更好，滿足某些柵極寬度的要求。在相同尺寸的結構下，GAA增強溝通控制能力，為進一步微縮尺寸提供可能；傳統FinFET溝的三面被柵極包圍，GAA納米線溝設計的整個外輪廓被柵極完全包裹，這意味著柵極對溝的控制性能更好。專家說：和FinFET除了具有更好的網極控制能力外，GAA堆疊的納米線也有更高的有效溝通寬度，可以提供更高的性能。”

6月30日，三星率先宣布基于3nm與三星5相比，芯片已經開始初步生產nm工藝，3nm芯片性能提高23%，功耗降低45%，芯片面積降低16%。

研發3nm在工藝過程中，需要EDA供應商深度合作

三星和和試產過程中，三星和全球三大EDA新思科技是軟件供應商（Synopsys）深度合作，加速GAA 提供高度優化的參考方法。因3nm不同于臺積電或英特爾FinFET 架構的GAA 架構需要新的設計和認證工具，因此采用了新思科技Fusion Design Platform。三星代工設計技術團隊副總裁表示，支持新思科技至關重要。

用來實現GAA新思科技的架構EDA軟件中的物理設計套件（PDK）已于2019年5月發布，2020 年度工藝技術認證。

“ANSYS與三星合作，使用3nm GAA技術繼續支持最先進的設計。Ansys多物理場仿真平臺的簽名精度，保證了我們與行業前沿三星晶圓OEM的持續合作伙伴關系。——EDA服務商ANSYS
楷登電子與三星晶圓OEM密切合作，讓客戶通過使用我們的數字解決方案實現3納米（nm）GAA技術節點的最佳功率、性能和尺度Cypress代理寸。所有這些都是基于數據描述到全數字流程實施和簽名的Cadence Cerebrus AI技術驅動，最大限度地提高生產率。通過定制解決方案，我們與三星共同使用并驗證了完整性AMS通過自動化布局，提高了電路設計和模擬的生產效率。我們期待著繼續以這種合作取得更大的成功。”——EDA服務提供商楷登電子
“西門子EDA我很高興通過與三星的合作，確保我們現有的軟件平臺也能在三星的新3納米（nm）在工藝節點上運行。SAFE西門子行業領先的3納米計劃EDA工具已認證——EDA西門子服務商EDA
通過與三星OEM部門的長期戰略合作，我們的解決方案可以支持三星的先進技術，并幫助我們的共同客戶加快他們的設計周期。現在通過新思科技的數字設計、模擬設計和IP繼續擴大三星產品的使用GAA架構的3 nm工藝支持使客戶能夠為關鍵的高性能計算應用程序提供差異化SoC。”——EDA服務提供商新思科技

現在，以上四家公司有能力提供它們GAA技術EDA所有設計軟件的人都不能向中國提供相關產品。

臺積電態度：3nm仍然堅守FinFET

對臺積電而言，GAAFET仍然只是未來的發展路線。FinFET臺積電的技術潛力尚未充分發揮，目前臺積電研發順利nm該工藝仍將成熟FinFET技術，預計2nm在工藝過程中，只會引入臺積電GAAFET。

臺積電業務發展副總裁張曉強認為，臺積電將繼續采用FinFET架構開發3納米工藝是幫助客戶成功的最佳方案。預計3納米效率將比5納米提高10%至15%，功耗將降低25%至30%，邏輯密度將提高1.7倍。SRAM密度增加1.2倍，類比密度增加1.1倍。

預計臺積電將在2nm轉向工藝節點GAA全新的架構MBCFET(多橋-通道場效應晶體管)架構GAA基于工藝，可以解決FinFET由于工藝微縮，電流控制漏電等物理極限問題。因此2nm或將是FinFET全面過渡到結構GAA技術節點的結構。在經歷了Planar FET，FinFET之后，晶體管結構將整體過渡到GAAFET結構上。

如果美國擴大出口管制，被認為是下一代，或者至少是下一個芯片開發設計軟件，中國將遭遇災難性的挫折。

該技術需要專業化EDA中國在這一領域落后于全球同行。工程師需要這樣的軟件來設計集成電路(IC) ，而且市場是楷登電子的Cadence、新思科技(Synopsys)和西門子 EDA這些公司都位于西方。

英偉達(Nvidia)芯片設計專業人士說：與全球同行相比，中國在 EDA 軟件差距很大。Synopsys 和 Cadence 在這一領域建立專業知識至少需要30年的時間。(中國)短期內趕上的可能性很小。

由于美國對尖端設備的出口控制，中國沒有OEM工廠能夠開發出5納米以下的制造技術，約3000家集成電路設計公司仍然嚴重依賴進口EDA設計非軟件GAA芯片的EDA該軟件將來也會受到禁令的影響嗎？沒有人能回答這個問題。

國內的EDA軟件廠商行嗎？

目前，國家正在努力減少對海外采購半導體設計軟件和設備的依賴，國內EDA該行業一直在蓬勃發展。數十家公司一直在尋求取代進口系統，投資者也投入了大量資金，希望政府的支持能幫助該行業蓬勃發展。中國EDA自上周以來，供應商帝天科技一直在深圳IPO它的股價已經上漲了兩倍。2020年，帝天科技在中國EDA市場份額約為6%。

在非上市的EDA公司中，X-Epic是中國EDA行業中冉冉升起的新星。最近，該公司被南京評為17家有前途的初創企業之一。該公司成立了加快研究機構EDA 2.0技術突破，國內發展EDA生態系統。根據 PitchBook截至今年1月，該公司已籌集1.217億美元，其投資者包括中國國家開發銀行和紅杉資本中國。

一份報告顯示，2020年EDA全球市場規模估計為91億美元。預計到2026年將增長64%，達到149億美元。