美國對“芯片之母”下手！EDA軟件如何影響整個(gè)半導體行業(yè)？

據財聯(lián)社報道，美國商務(wù)部周五發(fā)布一項臨時(shí)最終規定，對設計GAAFET（全柵場(chǎng)效應晶體管）結構集成電路所必須的ECAD軟件；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(fā)動(dòng)機使用的壓力增益燃燒(PGC)等四項技術(shù)實(shí)施新的出口管制。

據悉，GAAFET晶體管技術(shù)是相對于FinFET晶體管更先進(jìn)的技術(shù)，FinFET技術(shù)最多能做到3nm，而GAAFET可以實(shí)現2nm。氧化鎵(Ga2O3）、金剛石則是被普遍關(guān)注的第四代半導體材料。

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EDA軟件限制的影響力有多大？強如三星，其6月剛剛突破的3nm GAA架構制程技術(shù)，也是在A(yíng)NSYS、Synopsys、Cadence等EDA軟件的全力協(xié)助下完成的。沒(méi)有EDA軟件的配合，突破架構、制程限制難度更大。

美國對EDA工具等四項技術(shù)實(shí)行新出口管制

據財聯(lián)社報道，當地時(shí)間周五，美國商務(wù)部工業(yè)與安全局（BIS）在聯(lián)邦公報上披露了一項出口限制加碼的臨時(shí)最終決定，涉及先進(jìn)半導體、渦輪發(fā)動(dòng)機等領(lǐng)域。

來(lái)源：聯(lián)邦公報

根據公報， 美國工業(yè)與安全局決定對《商務(wù)部管制清單》（CCL）和《出口管理條例》（EAR）同步實(shí)施修訂，對四項技術(shù)實(shí)施管制。

美國商務(wù)部主管工業(yè)與安全的副部長(cháng)Alan Estevez介紹稱(chēng)，使半導體和發(fā)動(dòng)機等技術(shù)能夠更快、更高效、更長(cháng)時(shí)間，以及在更惡劣條件下運行的科技進(jìn)步，可能會(huì )在商業(yè)和軍事環(huán)境中“改變游戲規則”。

據悉，此次被升級出口管制的技術(shù)包括：

寬禁帶半導體材料氧化鎵（Ga2O3）和金剛石： 氮化鎵和碳化硅是生產(chǎn)復雜的微波、毫米波設備，或大功率半導體器件的主要材料。而氧化鎵和金剛石有潛力能制造出更加復雜的設備，同時(shí)能耐受更高的電壓或溫度。

開(kāi)發(fā)GAAFET（全柵場(chǎng)效應晶體管）結構集成電路的EDA軟件： 電子計算機輔助軟件（EDA/ECAD）， 用于設計、分析、優(yōu)化和驗證集成電路或印刷電路板的性能。 作為FinFET的繼任者，GAAFET（全柵場(chǎng)效應晶體管）被視為量產(chǎn)3nm及以下工藝制程的關(guān)鍵技術(shù)。BIS也在征求公眾意見(jiàn)，以決定哪些ECAD的具體功能特別適用于設計GAAFET電路，以確保美國政府能夠有效實(shí)施這項管制。

壓力增益燃燒技術(shù)（PGC）： 這項技術(shù)有潛力能提高燃氣渦輪發(fā)動(dòng)機10%以上效率，潛在影響航空航天、火箭和超高音速導彈系統。 PGC技術(shù)利用多種物理現象，包括共振脈沖燃燒、定容燃燒和爆震，導致穿過(guò)燃燒器的有效壓力上升，而消耗的燃燒量相同。BIS目前無(wú)法確認任何正在生產(chǎn)中的引擎使用了這項技術(shù)，但目前已經(jīng)有大量研究指向潛在生產(chǎn)。

“芯片之母”EDA有多重要？

據天風(fēng)國際研報，EDA即Electronic Design Automation（電子設計自動(dòng)化)，被譽(yù)為“芯片之母”。

如果把芯片制造比作建造一座大廈的話(huà)，IC設計就是大廈的設計圖紙，EDA軟件就是這張圖紙的設計工具， 只不過(guò)EDA軟件比建筑設計軟件的復雜度要高出N個(gè)數量級。

利用EDA工具，電子設計師可以從概念、算法、協(xié)議等開(kāi)始設計電子系統，并可以將電子產(chǎn)品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過(guò)程，在計算機上自動(dòng)處理完成。并且是貫穿整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的戰略基礎支柱之一。 EDA技術(shù)可以廣泛應用于電子、通信、航空航天、機械等多個(gè)領(lǐng)域。

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所以總的來(lái)說(shuō)，EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內 “小而精”的環(huán)節，產(chǎn)值較小但又極其重要。據賽迪智庫數據顯示：2018-2020年全球EDA市場(chǎng)規模由62.2億美元增長(cháng)至72.3億美元，年復合增長(cháng)率達到7.81%。 相對于幾千億美金的集成電路產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)不值一提，但如果缺少了這個(gè)產(chǎn)品，全球所有的芯片設計公司都得停擺。

第一梯隊：當下EDA行業(yè)市場(chǎng)集中度較高，被國際三大EDA巨頭所壟斷近八成：Synopsys(新思科技)、Cadence(鏗騰電子)、Mentor Graphics(明導國際)(2016年被德國西門(mén)子收購)。

EDA三巨頭掌握著(zhù)絕對的主導權，旗下產(chǎn)品在國內的市場(chǎng)占有率達到85%， 并且在產(chǎn)品上各有特色，各自的IP側重點(diǎn)和優(yōu)勢都有較大的差別。因此，不少一線(xiàn)的芯片設計廠(chǎng)商都有同時(shí)使用其中兩三家廠(chǎng)商的不同EDA IP來(lái)設計芯片。

第二梯隊：ANSYS、Silvaco、Aldec Inc、華大九天等為代表的企業(yè)。該類(lèi)企業(yè)擁有特定領(lǐng)域全流程，在局部領(lǐng)域技術(shù)較為領(lǐng)先。

第三梯隊：Altium、Concept Engineering、概論電子、廣立微、思爾芯、DownStream Technologies等為代表的企業(yè)。該類(lèi)企業(yè)在EDA上的布局主要以點(diǎn)工具為主，缺少EDA特定領(lǐng)域全流程產(chǎn)品。

EDA國產(chǎn)化任重道遠

據開(kāi)源證券研報，受益集成電路國產(chǎn)化政策支持，EDA國產(chǎn)化率從2018年的6.24%提升至2020年的11.48%。

據中國電子報，近期，華大九天、概倫電子兩家EDA公司登陸A股市場(chǎng)，并獲得首日大漲的極佳表現，與前段時(shí)期部分半導體公司上市即破發(fā)的情況形成明顯對比，顯示出資本市場(chǎng)對EDA行業(yè)的看好。 在人工智能、3D封裝等新技術(shù)、新應用的加持下，EDA行業(yè)新的成長(cháng)空間正在被打開(kāi)。

7月29日，國產(chǎn)EDA龍頭華大九天正式登陸創(chuàng )業(yè)板，上市首日漲幅即達126%，市值一舉突破400億元，高達333倍的發(fā)行市盈率也打破了創(chuàng )業(yè)板的歷史紀錄。廣立微于8月5日登陸創(chuàng )業(yè)板，收盤(pán)較發(fā)行價(jià)大漲156%。同日，概倫電子則大漲12.86%。

EDA的股市表現顯現出逆勢向上的韌性。華西證券研報指出，EDA工具是集成電路設計、制造、封裝、測試等工作的必備工具，并且需要不斷更新。業(yè)界對我國EDA行業(yè)發(fā)展的急迫性和必要性的認知程度顯著(zhù)提高。

不過(guò)， 一個(gè)新的問(wèn)題——即國內EDA行業(yè)小而分散的問(wèn)題也顯現出來(lái)。

此前的采訪(fǎng)中，國微思爾芯資深副總裁林鎧鵬就指出，當前國內EDA產(chǎn)業(yè)處于行業(yè)發(fā)展早期競爭階段，一些企業(yè)或許在個(gè)別點(diǎn)工具或者部分細分領(lǐng)域具有一定優(yōu)勢，短板卻是產(chǎn)品不夠全面，以任何一家之力都無(wú)法覆蓋整個(gè)EDA產(chǎn)業(yè)鏈。 難以提供全流程的產(chǎn)品正是國內EDA企業(yè)的主要問(wèn)題。

針對這樣的狀況，芯華章科技產(chǎn)品和業(yè)務(wù)規劃總監楊曄認為：“國內產(chǎn)業(yè)在發(fā)展初期更應該注重倡導‘開(kāi)放’，加強企業(yè)間的協(xié)同配合，目的是加強工具間的協(xié)同性，建設更完善的行業(yè)生態(tài)，提高芯片驗證效率。國內EDA企業(yè)在初期階段不應貪多求全，而是集中精力做自己最擅長(cháng)的一部分，共同建設開(kāi)放共榮的生態(tài)圈。”