美國斷供這一軟件，欲將中國芯片扼殺在“3納米”

　美國對中國企業(yè)和機構斷供工具軟件有跡可循。

　　▲7月28日，工作人員在2022全球數(shù)字經(jīng)濟大會展館上介紹運用在交通、金融、能源等領域的人工智能加速芯片及系統(tǒng)。圖/IC photo

　　文 | 付偉

　　美國商務部上周五發(fā)布最終規(guī)定，對設計GAAFET（全柵場效應晶體管）結構集成電路所必須的EDA（電子設計自動化）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)動機使用的壓力增益燃燒（PGC）等四項技術實施新的出口管制。

　　相關禁令生效日期為2022年8月15日。

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　　為什么是GAAFET

　　EDA被業(yè)內(nèi)稱為“芯片之母”，而GAAFET技術被認為是芯片制造工藝向3納米及更先進節(jié)點邁進的基礎。

　　芯片產(chǎn)業(yè)可以分為設計、制造、封裝測試等幾個環(huán)節(jié)。我國在芯片封裝測試領域具有較強的競爭力，長電科技、通富微電、華天科技分別在全球排名第三名、第五名和第六名，并都實現(xiàn)了5納米產(chǎn)品的工藝和認證。然而，我國芯片制造領域的競爭力較弱，大陸地區(qū)最先進的工藝僅為14納米，與國際芯片巨頭還有較大差距。

　　相較而言，我國芯片設計整體情況與世界領先水平差距不大。中國有大量的芯片設計企業(yè)，其中，華為海思2018年一度排名全球第五，紫光展銳、寒武紀等企業(yè)芯片設計水平也很不俗。

　　今年，多家廠商在芯片領域均獲得了非常重要的突破。

　　6月份，三星基于GAAFET技術的3納米制程工藝實現(xiàn)量產(chǎn)，而臺積電在2納米制程工藝中也將引入GAAFET技術。也就是說，未來芯片制程工藝技術與當前主流技術存在本質差異，芯片產(chǎn)業(yè)進入到了一個全新的發(fā)展階段。GAAFET技術是參與全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈分工的基礎。

　　結合美國《2022年芯片與科學法案》阻礙先進制程產(chǎn)能落地中國來看，美國商務部上周五發(fā)布的該項措施意在限制中國企業(yè)跟進GAAFET技術，最終導致中國大陸芯片設計止步于3納米制程。

▲8月9日，美國華盛頓，美國總統(tǒng)拜登在白宮簽署《芯片和科學法案》并發(fā)表講話。圖/IC photo

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　　美國斷供工具軟件意味著什么

　　美國對中國企業(yè)和機構斷供工具軟件有跡可循。

　　此前美國主要針對軍用或軍民兩用的工具軟件和技術進行限制。而隨著2018年中美貿(mào)易摩擦加劇，民用領域的工具軟件斷供案例不斷增多。例如：2018年，中興被美國斷供包括EDA在內(nèi)的多種工具軟件；2019年，華為海思被美國斷供EDA；2020年，國內(nèi)部分企業(yè)和高校被美國斷供MATLAB；今年年初，大疆被美國斷供Figma設計軟件。

　　值得注意的是，美國此前并未大規(guī)模斷供工具軟件，而主要采取精準打擊的方式，此次斷供也是對特定對象（GAAFET技術）進行限制打擊。

　　一方面，中美之間具有非常強的經(jīng)貿(mào)聯(lián)系和依存度，廣泛的工具軟件限制必然對全球制造業(yè)供應鏈造成沖擊，對美國當前岌岌可危的通脹壓力沒有半點好處；此外，大規(guī)模的EDA斷供會加速國產(chǎn)化進程和第三方產(chǎn)品替代，這不是美國希望看到的。

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　　我國高度重視EDA等基礎性工具軟件

　　實際上，過去十幾年，我國一直高度重視包括EDA在內(nèi)的重要基礎性工具軟件。

　　2008年，《國家科技重大專項（2006-2020）》開始實施，EDA被列入“01專項”（“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件”專項）?！秶窠?jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》也將EDA攻關置于集成電路科技前沿領域攻關的首位。國產(chǎn)EDA得到前所未有的發(fā)展。

　　目前，國內(nèi)在該領域已經(jīng)有包括華大九天、概倫電子、國微集團等多家上市公司，國產(chǎn)EDA的市場份額已經(jīng)超過10%。其中，成立于2009年的華大九天上月剛剛登陸資本市場，募集資金高達34.66億元，總市值超過600億元，其大股東為中國電子。這既顯示出國家層面對EDA的重視和布局，也顯示出資本市場對國產(chǎn)EDA的認可。

　　但是，EDA國產(chǎn)化仍存在諸多挑戰(zhàn)。

　　一方面，中國EDA企業(yè)數(shù)量少且在工具鏈覆蓋和先進制程工藝支持方面還存在不足。國內(nèi)EDA廠商數(shù)量僅有20余家，而EDA工具鏈非常龐雜，涵蓋設計、仿真、驗證、制造等流程，一站式方案供應能力嚴重不足。此外，國產(chǎn)EDA尚無法全面支持3納米及以下制程工藝，僅個別廠商的部分產(chǎn)品可以支持5納米制程工藝。

　　另一方面，與光刻機等芯片制造關鍵裝備類似，EDA產(chǎn)品的演進也是與其他產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)協(xié)同合作的結果，有賴于產(chǎn)業(yè)鏈上下游的支持。處于弱勢地位的國產(chǎn)EDA供應商很難獲得頭部芯片制造企業(yè)的最新技術和參數(shù)支持，因此也無法大規(guī)模開展前瞻技術的布局。

　　此外，投入不足和人才匱乏也是長期困擾國產(chǎn)EDA全面發(fā)展的重要原因。2020年，Synopsys（新思科技）的研發(fā)投入約12.8億美元，華大九天營收約為4.15億元，研發(fā)投入1.8億元，華大九天的營收尚不及Synopsys研發(fā)投入的零頭；研發(fā)人員方面，Synopsys在全球擁有約1.2萬名研發(fā)人員，華大九天有322名研發(fā)人員（2021年增加至494人）。

　　但突破封鎖并非不可能。1993年，面對外部封鎖，我國克服困難組織力量成功研發(fā)并商用了“熊貓ICCAD系統(tǒng)”，但是由于當時對工具軟件的認知不足以及特殊的市場背景，熊貓系統(tǒng)如曇花一現(xiàn)迅速沒落。另外，遺憾的是，由于沒有主導國產(chǎn)EDA的產(chǎn)業(yè)力量，錯過了一個可以通過兼并方式參與全球EDA整合的契機。

　　但值得欣慰的是，熊貓系統(tǒng)的研發(fā)為國產(chǎn)EDA奠定了人才基礎，國內(nèi)頭部EDA供應商華大九天的核心技術團隊部分人員就參與過熊貓系統(tǒng)研發(fā)。

　　這也說明，EDA歸根結底是軟件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)的核心是行業(yè)知識（Know-How）和軟件工程師隊伍。當前，我國已經(jīng)擁有全球最為龐大的軟件工程師隊伍，只要有持續(xù)的投入就會有回報。

▲7月22日，第五屆數(shù)字中國建設成果展覽會上，工作人員展示由中國自主研發(fā)的人工智能專用芯片。圖/IC photo

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　　如何破除美國EDA封鎖

　　我國芯片行業(yè)破除美國EDA封鎖有多種策略。

　　其中人們最容易想到的是以國產(chǎn)化來替代，但是全面的國產(chǎn)化替代不一定就是最優(yōu)的選擇。我國是全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中所列全部工業(yè)門類的國家，但芯片產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈很長且技術系統(tǒng)極為復雜。芯片行業(yè)面臨的困局在于難以將所有的原材料、工具軟件、基礎設備、生產(chǎn)線都國產(chǎn)化。

　　此外，這樣做也意味著我國與全球芯片產(chǎn)業(yè)的供應關系、資金流動、技術流動將會被打破，我國將承受巨額的研發(fā)費用和非常高的失敗風險。

　　另外一種策略是，我國芯片業(yè)能夠在某一些EDA核心部件和重要功能方面取得突破，或者成為主流EDA核心部件的供應商，如果這一步成功了，戰(zhàn)略博弈的天平就會向我們傾斜，當年的熊貓系統(tǒng)即是一個典型。當然，這有賴于EDA的原始創(chuàng)新，而且難度更大，但這種創(chuàng)新意義重大。

　　一個值得關注的點在于，美國的相關舉措也表明其非常謹慎，此次出臺的出口管制措施以及剛通過的《2022芯片與科學法案》在努力切斷先進的芯片設計和制造產(chǎn)能與中國聯(lián)系的同時，也在極力地避免破壞現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，防止對現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈造成沖擊。因為，美國自身可能也承受不了這種沖擊。這表明美國角力的重點放在了科技競爭范疇，核心意圖是阻礙中國高科技領域的發(fā)展，而非直接阻斷中美之間的經(jīng)貿(mào)聯(lián)系。

　　回應科技競爭最有力的方式是創(chuàng)新，唯有創(chuàng)新才能夠真正破除技術封鎖。