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美國商務(wù)部本周五BIS (BureauofIndustryandSecurity) 發(fā)布最終暫行規(guī)定，主要控制四種技術(shù)的出口：氧化鎵，包括寬禁帶半導體相關(guān)材料 (Ga2O3) 和金剛石；特別針對GAAFET晶體管結(jié)構(gòu)ECAD (ElectronicComputer-AidedDesign) 軟件；燃氣渦輪發(fā)動機增壓燃燒 (PressureGainCombustion) 技術(shù)。

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規(guī)定生效時間為8月15日。這項出口限制并沒有特別指出中國，但顯然對美國競爭對手以外的國家和地區(qū)半導體技術(shù)的發(fā)展起到了持續(xù)的抑制作用，這是出口限制的進一步擴大。

在4項技術(shù)中，更引人注目的是特別針對GAAFET晶體管結(jié)構(gòu)ECAD軟件”。BIS新聞稿中明確提到，ECAD軟件工具用于設(shè)計、分析、優(yōu)化和驗證集成電路或印刷電路板的性能；GAAFET半導體尖端制造技術(shù)的未來nm以及更先進節(jié)點的基礎(chǔ)。這里的ECAD我們常說的基本上可以常說的話EDA工具。

但一些微信官方賬號和國內(nèi)媒體只是把這一事件解讀為斷供EDA，甚至把范圍指向全部EDA工具片面錯誤。全文參見：Implementation of Certain 2021 Wassenaar Arrangement Decisions on Four Section 1758 Technologies

主要針對GAAFET晶體管的EDA工具出口限制對中國和更多國家和地區(qū)有什么影響？

我們在在之前的文章中多次解讀3，預計明年將大規(guī)模上市nm工藝-三星（Samsung Foundry）將在3nm采用這一代工藝節(jié)點GAAFET晶體管的結(jié)構(gòu)。

隨著半導體制造工藝的進步，晶體管結(jié)構(gòu)也經(jīng)歷了多次迭代。nm過程前，平面結(jié)構(gòu)Planar FET晶體管是半導體制造技術(shù)的主流。但節(jié)點發(fā)展到20nm在工藝過程中，由于晶體管越來越小，短溝效應開始突出，無法進行有效的靜電控制。

來源：Lam Research

所以FinFET結(jié)構(gòu)晶體管出現(xiàn)了，F(xiàn)in(鰭)伸出來，如上圖所示。這種結(jié)構(gòu)有效地增加了溝的接觸面積。只要把它拉出來。Fin為了提高輸出電流，可以實現(xiàn)更寬的有效寬度。

但時代進入3nm節(jié)點前后，F(xiàn)inFET結(jié)構(gòu)也開始暴露問題。首先，隨著問題的出現(xiàn)。gate length進一步縮短，F(xiàn)inFET結(jié)構(gòu)也難以提供有效的靜電控制。同時，單元應該被控制（cell）結(jié)構(gòu)進一步縮小，F(xiàn)in減少數(shù)量，問題變得更大。

歸根結(jié)底，在晶體管持續(xù)變小的過程中，性能越來越難以保證。于是GAAFET結(jié)構(gòu)出現(xiàn)：相當于原始結(jié)構(gòu)FinFET的Fin水平水平水平出來，以前叫Fin，掉個方向就叫nanosheet（所以GAAFET也叫nanosheet FET）。由于nanosheet被gate(柵極)四面環(huán)抱，所以叫g(shù)ate-all-around FET（GAAFET），接觸面積自然會更大。

來源：三星via WikiChip

三星準備大規(guī)模生產(chǎn)3nm工藝上采用GAAFET結(jié)構(gòu)晶體管；臺積電和Intel這種結(jié)構(gòu)的使用將推遲到2nm——兩家都認為FinFET在3nm性能挖掘在節(jié)點上仍有潛力。從臺積電計劃表來看，2nm GAAFET2025年底，晶體管大規(guī)模量產(chǎn)。所以GAAFET可以說是尖端制造技術(shù)的未來。

對于芯片設(shè)計企業(yè)來說，如果要使用的話GAAFET晶體管自然需要對應EDA協(xié)助芯片設(shè)計的工具——畢竟晶體管這么小，不會手動完成每個晶體管和布局布線。EDA美國幾家主要企業(yè)暫時掌握了技術(shù)的核心（Synopsys、Cadence、西門子EDA）手里。

臺積電、三星等foundry工廠自然會在第一時間和美國的三個人在一起EDA企業(yè)共同推動芯片設(shè)計客戶EDA工具。在過去的一年里，我們聽到了聞。

所以美國商務(wù)部BIS宣布這一類EDA工具的出口限制自然需要用于其他國家GAAFET芯片設(shè)計企業(yè)實施芯片方案，影響很大。那么，哪些芯片將在未來率先應用呢？GAAFET晶體管的結(jié)構(gòu)呢？

通常，尖端制造工藝的成本很高，因此需要大量稀釋制造和設(shè)計成本。2022年，臺積電等企業(yè)CapEx預計成本投資將達到440億美元PLX代理且其2nm GAAFET工藝暫時只占很小一部分，未來幾年GAAFET晶體管制造技術(shù)的持續(xù)投資只會使這個數(shù)字更加夸張。

所以短期內(nèi)可以用GAAFET晶體管只會是大量的芯片，比如PC與手機的CPU、數(shù)據(jù)中心的GPU和AI芯片、受眾和應用廣泛FPGA大芯片。事實上，我們認為早期階段GAAFET這種先進的晶體管暫時不太可能應用于大規(guī)模生產(chǎn)，至少需要等待成本下降。

現(xiàn)階段有能力建造GAAFET晶體管的foundry暫時只有三星、臺積電和Intel。有關(guān)三星3nm GAAFET我們之前對工藝技術(shù)做過很多分析。預計三星這一代工藝在性能上不會比臺積電3強nm FinFET工藝強。

事實上，在短期內(nèi)（或至少在2026年之前），美國商務(wù)部BIS暫行規(guī)定暫時不會顯示出太大的力量。但基于芯片設(shè)計12-18個月的周期，出口限制實際上將在未來1-2年產(chǎn)生持續(xù)影響。

這國際形勢和環(huán)境多變的現(xiàn)實世界中，這實世界中造成了行業(yè)更大的不確定性。

實際上早在本月初，國外媒體報道拜登政府可能會對尖端芯片制造技術(shù)實施新的出口禁令EDA軟件工具。因此，新規(guī)定的出現(xiàn)并不令人驚訝。雖然美國商務(wù)部和白宮當時沒有回應，新規(guī)定也沒有提到指向中國，但中美之間的對抗不是最近形成的。

這不是美國第一次限制芯片制造工具的出口，不僅僅是EDA，類似的情況發(fā)生在更上游的設(shè)備和材料上。當然，這樣的規(guī)定對中國來說是個壞消息。畢竟，對尖端技術(shù)的技術(shù)封鎖將在中短期內(nèi)對某一國家或地區(qū)產(chǎn)生深遠的影響，尤其是GAAFET晶體管涉及摩爾定律的不斷進步。從長遠來看，以中國為代表的國家和地區(qū)也必須尋求技術(shù)突破來對抗這些不合理的霸道規(guī)則。

這種技術(shù)封鎖也會導致半導體行業(yè)的區(qū)域化（Regionalization/Localization）進一步加深趨勢。作為一個需要全球合作的全球化產(chǎn)業(yè)，反全球化的現(xiàn)狀是由于各方的爭端。不僅是中國，韓國、日本、歐洲等地的市場環(huán)境也在加劇。掌握更全面的技術(shù)似乎已經(jīng)成為整個行業(yè)的一個大問題。