EDA断供背后:国产芯片卧薪尝胆

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美国商务部上周五发布最终规定,对设计 GAAFET(全栅场效应晶体管)结构集成电路所必须的 EDA 软件等技术实施新的出口管制。相关禁令 2022 年 8 月 15 日正式生效。这是自美国“芯片法案”落地,美国对中国芯片产业的又一次打压。有关分析认为,尽管美国在芯片领域的一系列组合拳对中国芯片的短期发展构成了一定影响,但也倒逼国内芯片产业加速迭代和自立,从而全盘谋划,全面破局。

步步紧逼的产业链阻击

“美国 EDA 断供就是想让中国内地没工具设计 3nm 及以下的高端芯片,设计卡死在 5nm,制造卡死在 7nm。然后拉开中美在高速运算、AI 等方面的距离。”产业观察家洪仕斌对北京商报记者表示。

据了解,EDA 是芯片 IC 设计中不可或缺的重要部分,是一种广泛使用的技术的高级形式,属于芯片制造的上游产业,涵盖集成电路设计、布线、验证和仿真等所有流程。EDA 被行业内称为“芯片之母”。

目前,全球的 EDA 软件主要由 Cadence、Synopsys、Mentor 三家美国企业垄断。三巨头牢牢占据了全球超过 70% 的市场份额,能够提供完整的 EDA 工具,覆盖集成电路设计与制造全流程或大部分流程。

据洪仕斌介绍,整个芯片产业链包括了从最初的设计、制造、封测等,虽然目前国内芯片设计企业,如华为海思、中兴微电子等已经能够达到世界顶尖水准,但在 EDA 软件方面一直都存在着较大的短板,甚至比国产芯片制造、封测等领域还要惨。

根据世界半导体大会 EDA 产业发展分论坛所公布的数据显示,以 2019 年的数据为例,全球 EDA 软件市场为 102.5 亿美元,而中国 EDA 市场规模为 5.8 亿美元,只占到了全球市场的 5.6%,其中国产 EDA 厂商营收更是只有可怜的 4.2 亿元人民币,规模只有全球市场份额的 0.6% 左右。

此前,美国政府直接豪掷 527 亿美元,通过“芯片法案”。“芯片法案”列出了一些规定,受到美国补贴的企业禁止在中国大陆扩大生产和投资更先进的芯片,期限是 10 年。另外,美国政府将增加对相关机构的投资,促进科学研究工作,但禁止与中国大陆有教育合作关系的大学获得研究经费。

任重道远的国产 EDA 崛起

北京商报记者查阅资料发现,从国产 EDA 软件发展史来看,从上世纪 80、90 年代起,就不断地有中国企业进军 EDA 软件领域,直到 1993 年,华大九天发布了国内第一款 EDA 软件——熊猫 ICCAD 系统,实现了国产 EDA 从 0 到 1 的突破。

但由于整个芯片产业链的核心技术都被西方国家垄断,海外 EDA 软件巨头更是直接与芯片设计、制造厂商们直接绑定,导致国外厂商并不采用国产 EDA 软件,而国内芯片制造水准依旧停留在 14nm 水平阶段,无法寻求更大的技术突破。

“如果设计一款 5nm 芯片产品,使用全球顶尖的 EDA 软件,大约成本可以控制在 4000 万美元左右,但如果没有 EDA 软件支持,那么设计一款 5nm 芯片所要消耗的成本可能就要高达 77 亿美元,接近 200 倍左右的差距。”某国内 CAD 软件公司的相关负责人对北京商报记者算了一笔账。

“一旦美国断供 EDA 软件,短时间内肯定会严重影响国内芯片企业的设计能力,但国产 EDA 软件将彻底崛起。”运营商财经网相关负责人康钊表示,对于美国的封杀,只有一个办法,那就是抓紧提升国产 EDA 软件的水平,这并非不可克服,而是国内企业要联合起来,甚至华为海思、国内的高校等都参与进来,组成联盟,共同开发,这样进程会加快。

在 EDA 软件领域,国内的政策布局也已全面展开。像《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》就明确将集成电路列为七大科技前沿领域攻关的第 3 位,EDA 的攻关更是位列集成电路之首。

重压之下的芯片自由机会

目前中国在芯片三大领域:逻辑芯片、存储芯片、模拟芯片上,均处于劣势。而在上述三个领域,美国企业都是毫无疑问的主导者。中国想要在芯片领域实现自给,必然要突破美国的技术封锁和专利墙,一番龙争虎斗在所难免。

但短期内,中国芯片产业链承受巨大压力。综合 IC Insights 和中国海关的数据,2020 年,中国芯片市场的需求规模高达 1434 亿美元;其中,中国内地所有芯片制造企业 (包括外资厂) 能够供给的产能价值只有 227 亿美元,自给率只有区区 15.9%。如果剔除外资芯片厂,仅统计纯中国内地企业的产能,2020 年,产能价值约 83 亿美元,自给率低到只有 5.9%。

但重压之下,中国并不是没有机会。产业观察家许意强表示,从长期发展来看,美国保持持续的优势并不容易。半导体行业需要大量的人才、劳动力、能源以及物流等因素支撑,但在这些领域,美国的缺口很大。此外,中国是全球最大的芯片市场,各半导体厂商在中国能赚到钱,由于资本是逐利的,美国想要夺回产业主导权,并不是一件容易的事。

一份研究指出,美国要想在本地建立从上游至下游的完整产业链,前期投资都至少需要 1 万亿美元,不得不说,527 亿美元对于芯片整个产业链来说,只是杯水车薪。

自从中兴、华为事件之后,国内芯片产业一片火热,两年多时间,国内新增芯片企业超 10 万家。据报道,在过去 4 个季度中,每个季度里全球增长最快的 20 家芯片行业公司,就有 19 家来自中国内地。

此外,以上海为中心的长三角地区俨然成了国内第一大芯片基地,从头到尾所有的芯片制造流程无不涵盖,未来会在 2025 年达到 1000 亿元人民币的市场规模。

许意强表示,芯片自给的核心,在于芯片制造及其关键设备、尖端材料和核心工艺。中国只有在整个芯片工业崛起的基础上才能实现彻底的芯片自给,芯片自由不能只靠点的突破,需要全盘谋划,全面破局。

(责任编辑:柯晓霁)

原文链接:http://tech.china.com.cn/it/20220815/390059.shtml

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