美國斷供EDA，國內(nèi)企業(yè)能否化危為機(jī)

當(dāng)?shù)貢r(shí)間上周五（8月12日），美國商務(wù)部工業(yè)和安全局（BIS）在《聯(lián)邦公報(bào)》中披露了一項(xiàng)新增的出口限制臨時(shí)最終規(guī)則，對設(shè)計(jì)GAAFET（全柵場效應(yīng)晶體管）結(jié)構(gòu)集成電路所必須的EDA/ECAD軟件；金剛石和氧化鎵為代表的超寬禁帶半導(dǎo)體材料；燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)使用的壓力增益燃燒（PGC）等四項(xiàng)技術(shù)實(shí)施新的出口管制，禁令生效日期為今天（8月15日）。

4項(xiàng)技術(shù)中惹人注目的是EDA，這被市場解讀為在《芯片和科學(xué)法案》后，美國對中國芯片產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步限制，直接影響國內(nèi)設(shè)計(jì)3納米及更先進(jìn)芯片產(chǎn)品的企業(yè)。但目前國內(nèi)還很少用到3納米設(shè)計(jì)，其短期影響有限。

除了3納米制程，800V快充或受影響

EDA（Electronics Design Automation）即電子設(shè)計(jì)自動化，是芯片IC（集成電路）設(shè)計(jì)中不可或缺的重要部分，屬于芯片制造的上游產(chǎn)業(yè)，涵蓋集成電路設(shè)計(jì)、布線、驗(yàn)證和仿真等所有流程。EDA被業(yè)內(nèi)稱為“芯片之母”。

天風(fēng)國際研報(bào)指出，如果把芯片制造比作建造一座大廈的話，IC設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)圖紙，EDA軟件是圖紙的設(shè)計(jì)工具，只不過EDA軟件比建筑設(shè)計(jì)軟件的復(fù)雜度要高很多。

ECAD（電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件）范圍比EDA要更大，禁令意味著把相關(guān)軟件都涵蓋其中。美國商務(wù)部稱，ECAD是一類用于設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化和驗(yàn)證集成電路或印制電路板性能的軟件工具。在軍事、航空航天、國防工業(yè)的各種應(yīng)用中，用于設(shè)計(jì)復(fù)雜的集成電路。

GAAFET晶體管技術(shù)是相對于FinFET晶體管（鰭式場效應(yīng)晶體管）更先進(jìn)的技術(shù)，F(xiàn)inFET技術(shù)最多能做到3納米，而GAAFET可以實(shí)現(xiàn)2納米。

這是美國針對中國在EDA領(lǐng)域發(fā)起的第三次出口管制。第一次是2018年針對中興通訊，第二次是2019年針對華為。目前市場上使用最先進(jìn)制程的芯片除了蘋果手機(jī)、電腦等電子消費(fèi)品，其他都是一些大算力芯片，如用于人工智能的GPU，用在數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算中的服務(wù)器芯片。

有芯片設(shè)計(jì)人士表示，這項(xiàng)管制措施的短期影響有限，因?yàn)閲鴥?nèi)還很少用到3納米設(shè)計(jì)，部分AI芯片、GPU芯片用的是7納米，而電視、機(jī)頂盒、車規(guī)級芯片大多還是28納米或16納米。有產(chǎn)業(yè)觀察家認(rèn)為，美國是想讓中國內(nèi)地沒有工具設(shè)計(jì)3納米及以下的高端芯片，設(shè)計(jì)卡死在5納米，制造卡死在7納米。然后拉開中美在高速運(yùn)算、人工AI等方面的距離。

在一位芯片人士看來，美國之所以打壓EDA，核心還是控制國產(chǎn)芯片產(chǎn)能。

此次除了EDA軟件外，還涉及兩種半導(dǎo)體材料：氧化鎵（Ga2O3）和金剛石襯底，兩者都屬于超寬禁帶半導(dǎo)體材料。這類材料有望在更嚴(yán)酷的條件，例如更高的電壓或更高的溫度下工作。

這些材料還在研發(fā)中，并沒有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，而技術(shù)主要集中在日本和美國。但這些材料制造的芯片將更適應(yīng)新能源、電網(wǎng)儲能、通信等多個(gè)工業(yè)環(huán)境，因此也變得非常敏感和重要。

以新能源汽車為例，目前小鵬汽車、比亞迪、理想汽車、北汽極狐等新能源車企，已經(jīng)布局800V快充技術(shù)，陸續(xù)在今年前后量產(chǎn)。這些快充技術(shù)中可以使用氧化鎵材料做的功率器件。

國產(chǎn)EDA“突圍”機(jī)會

“如果設(shè)計(jì)一款5納米芯片產(chǎn)品，使用全球頂尖的EDA軟件，大約成本可以控制在4000萬美元左右，但如果沒有EDA軟件支持，設(shè)計(jì)一款5納米芯片所要消耗的成本可能就要高達(dá)77億美元，接近200倍左右的差距。”某國內(nèi)CAD（管理軟件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）軟件公司的相關(guān)負(fù)責(zé)人算了一筆賬。

目前，EDA行業(yè)全球市場集中度較高，EDA三巨頭Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登電子）、Mentor Graphics（明導(dǎo)國際，2016年被德國西門子收購）牢牢占據(jù)了全球超過70%的市場份額，能夠提供完整的EDA工具，覆蓋集成電路設(shè)計(jì)與制造全流程或大部分流程。

三家公司在產(chǎn)品上各有特色，IP（知識產(chǎn)權(quán)）側(cè)重點(diǎn)和優(yōu)勢都有較大的差別，旗下產(chǎn)品在國內(nèi)的市場占有率達(dá)到85%。三星在今年6月剛剛突破的3納米GAAFET架構(gòu)制程技術(shù)，就是在Synopsys、Cadence等協(xié)助下完成的。

第二梯隊(duì)的公司以ANSYS、Silvaco、Aldec Inc、華大九天等為代表，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(duì)的公司包括Altium、Concept Engineering、概論電子、廣立微、思爾芯、DownStream Technologies等為代表，在EDA上的布局主要以點(diǎn)工具為主，缺少特定領(lǐng)域全流程產(chǎn)品。

國內(nèi)大多數(shù)芯片設(shè)計(jì)公司仍在采用進(jìn)口的EDA工業(yè)軟件來設(shè)計(jì)芯片，1993年，華大九天發(fā)布了國內(nèi)第一款EDA軟件——熊貓ICCAD系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)EDA從0到1的突破。2020年，2020年，在中國EDA市場，以收入規(guī)模計(jì)，華大九天排在第四。

7月29日，華大九天正式登陸創(chuàng)業(yè)板，上市首日漲幅達(dá)126%，市值突破400億元。華大九天在招股書中稱，其數(shù)字電路設(shè)計(jì)EDA產(chǎn)品絕大多數(shù)可支持5納米工藝；概倫電子在年報(bào)中表示，部分工具中可以支持7納米、5納米、3納米的制程。

華大九天2021年的營收5.8億元，概倫電子的營收不到2億元。而全球第一的Synopsys的收入為260億元人民幣左右，利潤高達(dá)50多億元。

天風(fēng)國際研報(bào)指出，國產(chǎn)化勢在必行，EDA工具鏈大約有40個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，三巨頭目前實(shí)現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋，而國產(chǎn)龍頭華大九天目前的覆蓋率約40%，其他國產(chǎn)EDA廠商產(chǎn)品多為點(diǎn)工具。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)有百家左右的設(shè)計(jì)工具企業(yè)。而EDA分為模擬芯片設(shè)計(jì)工具和數(shù)字芯片設(shè)計(jì)工具。有國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)解決了模擬芯片的設(shè)計(jì)全流程。數(shù)字芯片的設(shè)計(jì)工具更難，設(shè)計(jì)流程中涉及120個(gè)左右的“點(diǎn)工具”，分別在各個(gè)點(diǎn)工具上進(jìn)行研發(fā)。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，對于美國的圍堵，只有抓緊提升國產(chǎn)EDA軟件的水平，國內(nèi)企業(yè)要聯(lián)合起來，甚至華為海思、國內(nèi)高校等都參與進(jìn)來，組成聯(lián)盟，共同開發(fā)。隨著國內(nèi)芯片需求越來越大，買方市場下國產(chǎn)EDA并非沒有機(jī)會。