商務部工業和安全局當地時間上周五(8月12日)(BIS)新的出口限制臨時最終規則在《聯邦公報》中披露,對設計GAAFET結構集成電路所必需的(全柵場效應晶體管)EDA/ECAD軟件;以金剛石和氧化鎵為代表的超寬禁帶半導體材料;燃氣渦輪發動機增益燃燒(PGC)今天(8月15日)將實施新的出口管制等四項技術。
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在4項技術中引人注目的是EDA,這被市場解讀為在芯片和科學法案之后,美國對中國芯片產業的進一步限制直接影響到國內3納米和更先進芯片產品的設計。但3納米設計在中國很少使用,其短期影響有限。
除3納米工藝外,8000V快充或受影響
EDA(Electronics Design Automation)即電子設計自動化是芯片IC(集成電路)設計中不可缺少的重要組成部分,屬于芯片制造的上游產業,涵蓋集成電路設計、布線、驗證、仿真等所有流程。EDA被業內稱為芯片之母。
天豐國際研究報告指出,如果將芯片制造比作建筑,IC設計是設計圖紙,EDA軟件是圖紙的設計工具,只是EDA軟件比建筑設計軟件復雜得多。
ECAD(電子計算機輔助設計軟件)范圍比EDA更大的禁令意味著涵蓋所有相關軟件。美國商務部表示,ECAD它是一種用于設計、分析、優化和驗證集成電路或印刷電路板性能的軟件工具。在軍事、航空航天和國防工業的各種應用中,用于設計復雜的集成電路。
GAAFET相對于晶體管技術FinFET晶體管(鰭場效應晶體管)技術更先進,FinFET技術最多可達3納米,而技術最多可達3納米GAAFET可實現2納米。
這是美國針對中國的EDA該領域發起的第三次出口控制。第一次是2018年的ZTE,第二次是2019年的華為。目前,了蘋果手機、電腦等電子消費品外,市場上使用最先進工藝的芯片都是一些大型計算能力芯片,如人工智能GPU,服務器芯片用于數據中心和云計算。
一些芯片設計師表示,這種控制措施的短期影響有限,因為3納米設計在中國很少使用,其中一些AI芯片、GPU芯片為7納米,而電視、機頂盒、車規級芯片多為28納米或16納米。一些工業觀察家認為,美國希望中國大陸沒有工具設計3納米及以下的高端芯片,設計卡在5納米,制造卡在7納米。然后在高速運算和人工操作中拉開中美AI距離等。
在一位芯片人士看來,美國壓制它的原因EDA,核心是控制國產芯片產能。
此次除了EDA除了軟件,還有兩種半導體材料:氧化鎵(Ga2O3)和金剛石襯底都是超寬禁帶半導體材料。這種材料有望在更嚴格的條件下工作,如更高的電壓或更高的溫度。
這些材料仍在研發中,沒有大規模的工業化,技術主要集中在日本和美國。然而,這些材料制造的芯片將更適應新能源、電網儲能、通信等工業環境,因此變得非常敏感和重要。
以新能源汽車為例,小鵬汽車、比亞迪、理想汽車、北汽極狐等新能源汽車企業已布局800家V今年前后大規模生產快速充電技術。氧化鎵材料可用于這些快速充電技術。
國產EDA突破機會
如果設計5納米芯片產品,使用世界頂級產品EDA軟件的成本可以控制在4000萬美元左右,但如果沒有,EDA在軟件支持下,設計5納米芯片的成本可能高達77億美元,接近200倍。一個國家CAD軟件公司相關負責人(管理軟件計算機輔助設計)計算了一筆賬。
目前,EDA全球市場集中度高,EDA三巨頭Synopsys(新思科技),Cadence(楷登電子),Mentor Graphics(明導國際,2016年被德國西門子收購)牢牢占據全球70%以上的市場份額,能夠提供完整的市場份額EDA覆蓋集成電路設計制造全過程或大部分過程的工具。
三家公司在產品上各有特色,IP(知識產權)重點和優勢差異很大,其產品在中國的市場份額達到85%。三星今年6月剛剛突破3納米GAAFET架構工藝技術是Synopsys、Cadence在協助下完成。
第二梯隊的公司ANSYS、Silvaco、Aldec Inc、以華大九天為代表,在特定領域有全過程,在局部領域技術領先。第三梯隊的公司包括Altium、Concept Engineering、電子、廣立微、思爾芯、DownStream Technologies代表,在EDA布局以點工具為主,缺乏具體領域的全過程產品。
大多數國內芯片設計公司仍在進口EDA1993年,華大九天發布了中國第一款工業軟件設計芯片EDA熊貓軟件ICCAD實現國產系統EDA從0到1的突破。2020年,2020年,在中國EDA以收入規模計算,華大九天排名第四。
7Fci代理1月29日,華大九天正式登陸創業板,上市首日漲幅126%,市值超過400億元。華大九天在招股說明書中表示,其數字電路設計EDA大多數產品可以支持5納米工藝;概倫電子在年報中表示,一些工具可以支持7納米、5納米和3納米工藝。
2021年華大九天收入5.8億元,概倫電子收入不到2億元。世界第一Synopsys收入約260億元,利潤高達50億元。
天豐國際研究報告指出,國產化勢在必行,EDA工具鏈大約有40個細分領域。目前,三大巨頭已經實現了整個產業鏈的覆蓋,而國內領先的華九天目前的覆蓋率約為40%,其他國內領先EDA廠家產品多為點工具。
據統計,中國約有100家設計工具企業。EDA分為模擬芯片設計工具和數字芯片設計工具。一些國內企業已經解決了模擬芯片設計的整個過程。數字芯片的設計工具更加困難,大約有120個點工具,分別在每個點工具上開發。
有人認為,對于美國的圍堵,我們必須迅速改善國內EDA在軟件水平方面,國內企業應該聯合起來,甚至華為海思和國內大學也應該參與其中,形成聯盟,共同開發。隨著國內芯片需求的增加,國內買家市場EDA并非沒有機會。
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