突发：美国对中国所有企业断供EDA软件--中国芯片企业如何应对？

GAAFET相关EDA软件
EDA/ECAD指的是用于设计、分析、优化和验证集成电路或印刷电路板性能的电子计算机辅助软件。早在8月3日，芯智讯就报道了“美国将对华断供GAAFET技术相关的EDA工具”的消息。此次禁令公布也进一步印证了该消息。

作为FinFET的继承者，GAAFET被认为是批量生产3nm及以下半导体制程工艺的关键技术。
今年6月底，三星已宣布率先量产基于GAAFET技术的3nm工艺。而台积电目前正在量产的3nm仍然是基于FinFET技术，预计将会在2nm导入GAAFET技术。
也就是说，美国此次的禁令将限制可以被用于3nm及以下先进半导体制程工艺芯片设计的EDA软件的对华出口。此举将限制中国芯片设计厂商向3nm及以下先进制程的突破。
BIS目前还正在征求公众意见，以确定ECAD的哪些特定功能在设计砷化镓场效应晶体管电路时特别有用，以确保美国政府能够有效执行该法规。
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氧化镓和金刚石
至于宽带隙半导体材料氧化镓（Ga2O3）和金刚石（包括碳化硅SiC）：氮化镓和碳化硅是生产复杂微波、毫米波器件或高功率半导体器件的主要材料，有可能制造出更复杂的器件，能够承受更高的电压或温度。
目前，以碳化硅和氮化镓为代表的化合物半导体受到的关注度非常高高，它们在未来的大功率、高温、高压应用场合将发挥传统的硅器件无法实现的作用。
特别是在未来三大新兴应用领域(汽车、5G和物联网)之一的汽车方面，会有非常广阔的发展前景。但是，氧化镓凭借其比碳化硅和氮化镓拥有更宽的禁带，使得该种化合物半导体在更高功率的应用方面具有独特优势。
氧化镓是一种宽禁带半导体，禁带宽度Eg=4.9eV，远超碳化硅(约3.4eV)、氮化镓(约3.3eV)和硅(1.1eV)，其导电性能和发光特性良好，因此，其在光电子器件方面及大功率场景有广阔的应用前景。
虽然氧化镓迁移率和导热率低，特别是导热性能是其主要短板，不过相对来说，这些缺点对功率器件的特性不会有太大的影响，这是因为功率器件的性能主要取决于击穿电场强度。

△Ga2O3的结晶形态确认有α、β、γ、δ、ε五种，其中，β结构最稳定，当时，与Ga2O3的结晶生长及物性相关的研究报告大部分都使用β结构。β-Ga2O3的击穿电场强度约为8MV/cm，是Si的20多倍，相当于SiC及GaN的2倍以上。
相对于硅材料、氮化镓、碳化硅等，金刚石半导体材料的禁带宽度更是高达5.45 eV，最大优势在于更高的载流子迁移率(空穴:3800 cm2V-1s-1，电子:4500 cm 2V-1s-1) 、更高的击穿电场(＞10 MVcm-1 )、更大的热导率( 22 WK-1cm-1)。
其本征材料优势是具有自然界最高的热导率以及最高的体材料迁移率，可以满足未来大功率、强电场和抗辐射等方面的需求，是制作功率半导体器件的理想材料，在智能电网、轨道交通等领域有着广阔的应用前景。
不过据北京科技大学新材料技术研究院教授李成明介绍，金刚石目前实现商业应用尚有较大距离。金刚石材料的高成本和小尺寸是制约金刚石功率电子学发展的主要障碍。
举例而言，CVD 制备中掺氮的金刚石单晶薄片( 6 mm x 7 mm) 的位错密度目前可低至400 cm-2 ; 但金刚石异质外延技术的晶圆达4～8 英寸时，位错密度仍高达近107 cm-2量级，高缺陷密度仍是一个挑战。

压力增益燃烧
压力增益燃烧（PGC）这项技术有可能将燃气涡轮发动机的效率提高10%以上，可能会影响航空航天、火箭和高超音速导弹系统。
PGC技术利用各种物理现象，包括共振脉冲燃烧、定容燃烧和爆震，从而在燃烧室中产生有效压力，同时消耗相同的燃烧量。
BIS目前无法确认生产中的任何发动机是否使用该技术，但已经有大量研究指向潜在的生产。

文章出处：芯智讯

美国“断供EDA”，究竟怎么一回事？
丰色 鱼羊 发自 凹非寺量子位 | 公众号 QbitAI
芯片法案之后，美国再次在先进制程芯片领域挥出重拳。
这一次，与“断供涉及先进半导体的EDA”有关。
更确切地说，此番美国商务部针对先进半导体和燃气涡轮发动机生产技术发布了新禁令。
其中涉及半导体的出口管制包括：
GAAFET结构集成电路所必需的EDA软件
金刚石和氧化镓为代表的超宽禁带半导体材料
禁令将于8月15日正式生效。
虽然EDA之前有个限定词“GAAFET”，但“芯片之母”这个关键词一出，还是立即在社交媒体上引发热议。

不少网友表示，虽然这次没有点名中国，但此举很明显是为了限制与美国存在竞争关系的国家，先进制程半导体技术的发展。
所以此次禁令，到底是怎么回事？会产生什么影响？
限制芯片工艺设计上限
EDA，即电子设计自动化软件，涵盖逻辑设计、电路系统设计、系统仿真、性能分析到设计PCD版图等一系列芯片设计自动化流程。
可以说，在现代芯片设计的流程之中，EDA软件是极为重要的一环。没有EDA软件，则芯片设计亦无从谈起。
但值得注意的是，此次美国商务部禁令，给EDA软件增加了一个限制范围：设计GAAFET（全栅极场效应晶体管）结构集成电路所必需的ECAD工具。
这里的ECAD可以简单理解为常说的EDA。
那么，什么是GAAFET？
全栅极场效应晶体管
美国商务部原文件中提到，GAAFET（Gate-All-Around FET）是芯片制程突破3nm及以下技术节点的关键。
这一技术方案由三星在2019年提出，目的就是为了解决鳍式场效晶体管（FinFET）结构在5nm以下制程时遇到的一系列问题。

△FinFET示意图
要说清楚这件事，咱们得先浅谈一下半导体中的短沟道效应。
简单来说，就是随着芯片制程越来越小，半导体中晶体管的长度也越来越短。这一缩短不要紧，什么阈值电压降低、静电控制失效的问题就全来了。
如此，芯片的性能就会出现问题。举个例子，三星手里翻车的骁龙火龙，就与此有关……
为了解决这个问题，先是英特尔在2011年，把鳍式场效晶体管用在了22nm节点上。通过伸出的“鳍”（fin），增大了沟道接触面积，大幅提高了栅极对通道内电场的控制能力。
此后的十余年里，FinFET就成了半导体器件的主流结构。
但当芯片制程来到5nm这个节点，FinFET又有点吃不消了。

△图源：copperpodip
于是，2019年，三星推出了一种新的晶体管设计，即全栅极场效晶体管GAA。
在这种结构中，FinFET里竖着的“鳍”被放平了，也就是说，栅极从三面环绕通道变成了四面环绕通道，进一步扩大了接触面积。
目前，三星已经准备在3nm工艺上使用GAAFET。
而台积电和英特尔则认为在3nm制程上，FinFET仍有可为。
不过台积电也准备在2nm制程中引入GAAFET。
英特尔则宣布将在Intel 5nm（Intel 20A）这个节点，由FinFET转向GAAFET。
简单总结一下，GAA实际上是适用于3nm及其以下工艺的半导体技术。在目前常见的芯片制程，FinFET仍为主流。
EDA软件的国产化之路
尽管目前影响的范围只涉及部分高端芯片，但美国这次出口管制，仍然给提升国产EDA软件水平敲响了警钟。
目前，全球的EDA软件主要由Cadence、Synopsys、Mentor等三家美国企业垄断。
它们的产品在我国的市场占有率高达85%，也就是说国内大多数芯片设计公司都是采用这些进口的EDA工业软件来设计芯片。
那么目前我国自研EDA软件的进展如何了？

其实，早在上世纪80年代，由于巴统协议的禁令限制，中国无法买到芯片设计所需的最新EDA软件，国家就动员了全国17个单位，200多名专家聚集北京集成电路设计中心开发自己的工具。
终于在1993年，我国第一款具有自主知识产权的EDA工具问世。
它的名字叫“熊猫”，寓意着EDA的珍贵且稀有。
“熊猫”获得了国家科学技术进步一等奖，并在20家设计公司和研究机构得到应用，由于价格仅为同类产品的1/10，美国芯片厂商也一度选择过“熊猫”，在市场中反响很不错。
有观点称，“熊猫”的出现让当时我国EDA产业与国际的差距只有五年。
不过，随着1994年“巴统”禁令取消，美国EDA三巨头大举进入中国市场，凭借着技术成熟、价格便宜、免费赠送、多方合作等优势和策略，快速收割国内市场份额。
再加上中国彼此也在推广全球化，国内EDA产业由此渐渐失去市场和政策上的双重支持，进入停滞状态。
没想到这一停，就是约十五年之久。

直到2008年，国家开始实施的“核高基”（核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品）重大科技专项才再次开始扶植国产EDA的发展，一批国产EDA公司从此时才开始纷纷冒头。
目前，国内大约有50+EDA企业，包括华大九天、国微集团、芯愿景、芯华章、广立微、概伦电子、思尔芯、芯和半导等等，近几年已将EDA的市场份额从6%提升至11%。
其中规模最大的是华大九天，其董事长刘伟平正好就参与过“熊猫”的开发。
上个月，华大九天在创业板上市，发行市值约177亿元（估值处于较高水平），并成为继概伦电子之后，A股又一支EDA股。

除了华大九天和概伦电子，国微思尔芯（科创板）、广立微（创业板）也在申请上市的路上。
不过，眼看国内EDA产业正在慢慢复苏，但由于起步时间较晚，国产EDA还有很长一段路要走。
就拿EDA工具链来说，三巨头已实现了40个细分领域的全产业链覆盖；国产最大的华大九天目前只覆盖了40%，其他国产厂商的产品则多为点工具，特定领域的全流程产品都还无法提供。
再看先进工艺，国内厂商中，华大九天是唯一能够提供模拟电路设计全流程EDA工具系统的本土企业。
其电路仿真工具支持5nm量产工艺制程，其他模拟电路设计EDA工具支持28nm制程。
思尔芯主要聚焦数字芯片的前端验证，其相关EDA产品能做到支持10nm。
相较之下，而国外三巨头已经达到2nm。
……
由此种种，这几年，国家对EDA的重视只增无减，就比如在十四五规划和2035年远景目标纲要中，对EDA的攻关就被列为了集成电路技术之首。
ps.对于禁令中提到的金刚石和氧化镓，这俩是半导体材料领域的“超新星”，被认为是制备下一代高功率、高频、高温及低功率损耗电子器件最有希望的材料。
“赚钱制裁两不误”
由于本次管制仅对3nm以下的芯片设计有影响，国内大多数厂商还停留在20nm制程左右，很多网友都表示短期内问题不大，反而会进一步鞭策国产EDA软件的发展。

倒是有观点犀利地指出，美国这个操作是为了赚钱和制裁两不误。

此外，也有观点表示担忧，此次断供若未能对中国半导体形成实质上的打击，不排除美国继续加码的可能。
虽然如大部分人所说“EDA比光刻机有希望多了”，但中国芯片行业，仍然任重道远。
而对于现阶段国产EDA产业来说，有人指出，我们目前面临的最大困难其实是缺乏市场需求的引导。
因为工业设计软件是和市场需求紧密相连的，只有设计需求增多带来更多的工程反馈，EDA的发展才能提起速度来。

为了防止中国在芯片行业崛起，美国最近又加强了对中国芯片行业的封杀，且是两个斗得你死我活的党派轻易就达成一致的封杀措施。
2022年8月9日，美国总统拜登签署了《芯片与科学法案》，开始明文针对中国的芯片行业，把最后的遮羞布都撕下来，赤裸裸地针对，毫无道理地针对。

该法案由三个部分的法案组成：《2022年CHIPS 法案》、《研发、竞争和创新法》和《2022 年最高法院安全资金法案》。
其中《2022年CHIPS 法案》和《研发、竞争和创新法》这两个部分最重要，法案直接明确写着：
禁止接受CHIPS法案资助的公司在中国和其他特别关切国家的扩建某些关键芯片制造。
该法案将为美国半导体研发、制造以及劳动力发展提供 527亿美元， 其中390亿美元用于半导体制造业的激励措施，20亿美元用于汽车和国防系统使用的传统芯片。另外，在美国建立芯片工厂的企业将获得25%的减税。
也就是说，在《芯片与科学法案》中规定的接受美国提供的527亿美元拨款的半导体公司不能在中国投资先进制程的芯片制造，否则就必须退还美国的补贴。
这里面的先进制程很多媒体都认为是28纳米以下的芯片生产制程。
也就是说，美国一方面试图通过投资补贴诱惑半导体企业在美国本土投资设厂，另一方面又试图通过限制补贴资格来阻止半导体企业在中国增产。
仅仅527亿美元美国就想让半导体公司回流到美国，这恐怕是杯水车薪。
先不说台积电、三星这些芯片制造商愿不愿意，这527亿美元对于芯片生产来说根本不算多，更何况还是那么多家公司来分。
前段时间，三星宣布在美国得克萨斯州建立的一家芯片代工厂，拟投资金额就高达170亿美元，这只是建厂的费用，其它成本都还没有算，不知道这527亿美元够建几家工厂。
更何况，芯片制造出来是要卖的，芯片的主要市场在哪里？中国啊，万一中国突破了芯片制造，那在美国生产的芯片卖给谁？难不成像台湾的政客说的一样，台湾的水果大陆不要，台湾人每人一天吃18公斤凤梨那样来解决芯片的销售吗？
所以说，这个法案能不能发挥多大的作用很难说，或者说可能发挥的是负面作用，因此在法案签署的当天，美股芯片股应声大跌。

其实，美国的EDA软件对中国企业的断供，已经是第三次了。第一次是2018年实施，用来对付中兴；第二次是2019年实施，用来针对华为；而这一次，直接对中国整个企业实施断供。
这一次的封堵来势汹汹，杀气腾腾，意图一举封杀中国芯片行业向高端发展，欲将中国半导体的技术拦截在14纳米的围墙之外。
这一招很狠毒，中国怕吗？当然怕，但是怕也没有办法，自己必须完成突破。
有分析说，设计GAAFET（全栅场效应晶体管）结构集成电路所必须的ECAD软件其实是针对3nm以下的芯片设计，而我国其实7nm的芯片还没有搞定，因此短期内影响没那么大，可长期的影响还是很大的。
不过，等我们能搞定7nm的芯片设计软件的时候，更高级别的芯片设计软件就会更好解决一些。
全球的EDA软件主要由Cadence、Synopsys、Mentor等三家美国企业垄断，占据全球超过70%的市场份额
但中国的芯片设计企业也不少，真的全部断供，这些企业损失也不小，属于杀敌一千，自损八百的招数。
中国人一向都是不服输的，虽然困难，但是这种困难能比几十年前更困难吗？
我们不盲目乐观，也不用自暴自弃，脚踏实地，一步一步完成突破。
网上看到有人说，芯片这个行业，从原材料到成品，每个细分行业中国都做了，那欧美人做什么？
本来这句话是没错的，世界经济本来就是全球化，每个国家，每个地区都有自己擅长的，我们也不想从头到尾全部都做了。
可是，美国给我们这样的机会了吗？
只要你有任何一点短板，美国都会死死抓住，掐你脖子。
放弃幻想，准备战斗吧。
芯片行业的从业者们，你们真的应该好好感谢美国的制裁，是它让你们有了广阔的发展空间，奋斗吧，未来是你们的。