美國對 “芯片之母” 下手！EDA 軟件如何影響整個半導體行業？

據財聯社報道，美國商務部週五發佈一項臨時最終規定，對設計 GAAFET（全柵場效應晶體管）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；燃氣渦輪發動機使用的壓力增益燃燒 (PGC)等四項技術實施新的出口管制。

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

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 架構製程技術，也是在 ANSYS、Synopsys、Cadence 等 EDA 軟件的全力協助下完成的。沒有 EDA 軟件的配合，突破架構、製程限制難度更大。

美國對 EDA 工具等四項技術實行新出口管制

據財聯社報道，當地時間週五，美國商務部工業與安全局（BIS）在聯邦公報上披露了一項出口限制加碼的臨時最終決定，涉及先進半導體、渦輪發動機等領域。

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

美國商務部主管工業與安全的副部長 Alan Estevez 介紹稱，使半導體和發動機等技術能夠更快、更高效、更長時間，以及在更惡劣條件下運行的科技進步，可能會在商業和軍事環境中 “改變遊戲規則”。

據悉，此次被升級出口管制的技術包括：

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複雜的微波、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製造出更加複雜的設備，同時能耐受更高的電壓或温度。

開發 GAAFET（全柵場效應晶體管）結構集成電路的 EDA 軟件：電子計算機輔助軟件（EDA/ECAD），用於設計、分析、優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（全柵場效應晶體管）被視為量產 3nm 及以下工藝製程的關鍵技術。BIS 也在徵求公眾意見，以決定哪些 ECAD 的具體功能特別適用於設計 GAAFET 電路，以確保美國政府能夠有效實施這項管制。

壓力增益燃燒技術（PGC）：這項技術有潛力能提高燃氣渦輪發動機 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 技術利用多種物理現象，包括共振脈衝燃燒、定容燃燒和爆震，導致穿過燃燒器的有效壓力上升，而消耗的燃燒量相同。BIS 目前無法確認任何正在生產中的引擎使用了這項技術，但目前已經有大量研究指向潛在生產。

“芯片之母” EDA 有多重要？

據天風國際研報，EDA 即 Electronic Design Automation（電子設計自動化)，被譽為 “芯片之母”。

如果把芯片製造比作建造一座大廈的話，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 EDA 軟件比建築設計軟件的複雜度要高出 N 個數量級。

利用 EDA 工具，電子設計師可以從概念、算法、協議等開始設計電子系統，並可以將電子產品從電路設計、性能分析到設計出 IC 版圖或 PCB 版圖的整個過程，在計算機上自動處理完成。並且是貫穿整個集成電路產業鏈的戰略基礎支柱之一。EDA 技術可以廣泛應用於電子、通信、航空航天、機械等多個領域。

所以總的來説，EDA 是集成電路產業領域內 “小而精” 的環節，產值較小但又極其重要。據賽迪智庫數據顯示：2018-2020 年全球 EDA 市場規模由 62.2 億美元增長至 72.3 億美元，年複合增長率達到 7.81%。相對於幾千億美金的集成電路產業來説不值一提，但如果缺少了這個產品，全球所有的芯片設計公司都得停擺。

第一梯隊：當下 EDA 行業市場集中度較高，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 年被德國西門子收購)。

EDA 三巨頭掌握着絕對的主導權，旗下產品在國內的市場佔有率達到 85%，並且在產品上各有特色，各自的 IP 側重點和優勢都有較大的差別。因此，不少一線的芯片設計廠商都有同時使用其中兩三家廠商的不同 EDA IP 來設計芯片。

第二梯隊：ANSYS、Silvaco、Aldec Inc、華大九天等為代表的企業。該類企業擁有特定領域全流程，在局部領域技術較為領先。

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。該類企業在 EDA 上的佈局主要以點工具為主，缺少 EDA 特定領域全流程產品。

EDA 國產化任重道遠

據開源證券研報，受益集成電路國產化政策支持，EDA 國產化率從 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，並獲得首日大漲的極佳表現，與前段時期部分半導體公司上市即破發的情況形成明顯對比，顯示出資本市場對 EDA 行業的看好。在人工智能、3D 封裝等新技術、新應用的加持下，EDA 行業新的成長空間正在被打開。

7 月 29 日，國產 EDA 龍頭華大九天正式登陸創業板，上市首日漲幅即達 126%，市值一舉突破 400 億元，高達 333 倍的發行市盈率也打破了創業板的歷史紀錄。廣立微於 8 月 5 日登陸創業板，收盤較發行價大漲 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、製造、封裝、測試等工作的必備工具，並且需要不斷更新。業界對我國 EDA 行業發展的急迫性和必要性的認知程度顯著提高。

不過，一個新的問題——即國內 EDA 行業小而分散的問題也顯現出來。

此前的採訪中，國微思爾芯資深副總裁林鎧鵬就指出，當前國內 EDA 產業處於行業發展早期競爭階段，一些企業或許在個別點工具或者部分細分領域具有一定優勢，短板卻是產品不夠全面，以任何一家之力都無法覆蓋整個 EDA 產業鏈。難以提供全流程的產品正是國內 EDA 企業的主要問題。

針對這樣的狀況，芯華章科技產品和業務規劃總監楊曄認為：“國內產業在發展初期更應該注重倡導 ‘開放’，加強企業間的協同配合，目的是加強工具間的協同性，建設更完善的行業生態，提高芯片驗證效率。國內 EDA 企業在初期階段不應貪多求全，而是集中精力做自己最擅長的一部分，共同建設開放共榮的生態圈。”

本文作者：王月龍、蓋源源，來源：每日經濟新聞 (ID:nbdnews)，原文標題：《美國對 “芯片之母” 下手！EDA 軟件如何影響整個半導體行業？》