當(dāng)?shù)貢r(shí)間上周五，美國商務(wù)部工業(yè)與安全局（BIS）在聯(lián)邦公報(bào)上披露了一項(xiàng)出口限制加碼的臨時(shí)最終決定，將4項(xiàng)“新興和基礎(chǔ)技術(shù)”加入出口管制清單，包括寬禁帶半導(dǎo)體相關(guān)材料氧化鎵 (Ga2O3) 和金剛石；特別針對(duì)GAAFET晶體管結(jié)構(gòu)的ECAD (Electronic Computer-Aided Design) 軟件；燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用的增壓燃燒 (Pressure Gain Combustion) 技術(shù)，其中三項(xiàng)涉及半導(dǎo)體。

規(guī)定生效時(shí)間為8月15日。這項(xiàng)出口限制規(guī)定并未特別指明針對(duì)中國，不過很顯然對(duì)美國競爭對(duì)手之外的國家和地區(qū)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展起到了持續(xù)的抑制作用，是此前出口限制規(guī)定的進(jìn)一步擴(kuò)展。

美國商務(wù)部主管工業(yè)與安全的副部長Alan Estevez介紹稱，使半導(dǎo)體和發(fā)動(dòng)機(jī)等技術(shù)能夠更快、更高效、更長時(shí)間，以及在更惡劣條件下運(yùn)行的科技進(jìn)步，可能會(huì)在商業(yè)和軍事環(huán)境中“改變游戲規(guī)則”。

GAAFET代表了半導(dǎo)體的未來

4項(xiàng)技術(shù)中比較惹人注目的是其中“特別針對(duì)GAAFET晶體管結(jié)構(gòu)的ECAD軟件”。BIS發(fā)布新聞稿中明確提到，ECAD是用于設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化和驗(yàn)證集成電路或印刷電路板性能的軟件工具；而GAAFET技術(shù)則是未來半導(dǎo)體尖端制造工藝向3nm及更先進(jìn)節(jié)點(diǎn)邁進(jìn)的基礎(chǔ)。

預(yù)計(jì)明年就會(huì)大規(guī)模上市的3nm工藝——其中三星（Samsung Foundry）將在3nm這代工藝節(jié)點(diǎn)上采用GAAFET結(jié)構(gòu)的晶體管。

晶體管結(jié)構(gòu)隨著半導(dǎo)體制造工藝的進(jìn)步，也經(jīng)過了多次迭代。20nm工藝以前，平面結(jié)構(gòu)的Planar FET晶體管占據(jù)半導(dǎo)體制造技術(shù)的主流。但節(jié)點(diǎn)發(fā)展到20nm工藝之際，因?yàn)榫w管越來越小，短溝道效應(yīng)開始凸顯，也就無法進(jìn)行有效的靜電控制。

所以FinFET結(jié)構(gòu)晶體管出現(xiàn)了，“Fin”（鰭）伸了出來，這種結(jié)構(gòu)有效增大了溝道接觸面積。只要把Fin做得更高，就能達(dá)成更寬的有效寬度來提升輸出電流。

但在時(shí)代進(jìn)入到3nm節(jié)點(diǎn)前后，F(xiàn)inFET結(jié)構(gòu)也開始暴露出問題。首先是隨著gate length的進(jìn)一步變短，F(xiàn)inFET結(jié)構(gòu)也很難再提供有效的靜電控制。與此同時(shí)，要把單元（cell）結(jié)構(gòu)進(jìn)一步縮小，F(xiàn)in的數(shù)量也要減，問題就變得更大了。

說到底都是在晶體管持續(xù)變小的過程里，性能越來越難以保證。于是GAAFET結(jié)構(gòu)出現(xiàn)：相當(dāng)于把原來FinFET的Fin水平橫置出來，以前叫做Fin，掉個(gè)方向就叫nanosheet（所以GAAFET也叫nanosheet FET）。由于nanosheet被gate（柵極）四面環(huán)抱，所以就叫g(shù)ate-all-around FET（GAAFET），接觸面積自然也就更大了。

三星準(zhǔn)備在很快要大規(guī)模量產(chǎn)的3nm工藝上采用GAAFET結(jié)構(gòu)晶體管；而臺(tái)積電和Intel對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的采用會(huì)推遲到2nm——這兩家都認(rèn)為FinFET在3nm節(jié)點(diǎn)上仍有性能挖掘的潛力。從臺(tái)積電的計(jì)劃表來看，2nm GAAFET晶體管的大規(guī)模量產(chǎn)大約是在2025年末。所以GAAFET可說是尖端制造工藝的未來。

對(duì)中國和更多國家地區(qū)會(huì)有哪些影響?

對(duì)于芯片設(shè)計(jì)企業(yè)而言，如果要用上GAAFET晶體管，自然也就需要對(duì)應(yīng)的EDA工具來協(xié)助芯片設(shè)計(jì)。

一位從事CPU設(shè)計(jì)的工程師表示，“在沒有EDA工具之前，搞電路要靠人手工，對(duì)于大規(guī)模集成電路有上億晶體管的設(shè)計(jì)用手工簡直是不可為的......可以說有了EDA工具，才有了超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的可能”。

而EDA技術(shù)的核心暫時(shí)掌握在美國的幾個(gè)主要企業(yè)里：楷登電子（Cadence）、新思科技（Synopsys）和西門子旗下的明導(dǎo)國際（Mentor），做為開發(fā)芯片的重要設(shè)計(jì)工具，EDA能幫助工程師在設(shè)計(jì)成成品芯片之前確保沒有問題。

美國商務(wù)部BIS宣布對(duì)這一類EDA工具做出口限制，自然對(duì)于其他國家需要用到GAAFET晶體管來實(shí)施芯片方案的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，造成了很大的影響。那么近未來究竟哪些芯片會(huì)率先應(yīng)用GAAFET結(jié)構(gòu)的晶體管呢？

通常尖端制造工藝的成本非常高，所以需要巨大的量來攤薄制造和設(shè)計(jì)成本。像臺(tái)積電這樣的企業(yè)，2022年的CapEx成本投入預(yù)計(jì)就要達(dá)到440億美元——而且其2nm GAAFET工藝在這其中暫時(shí)還只占到很小一部分，未來幾年GAAFET晶體管制造技術(shù)的持續(xù)投入只會(huì)讓這個(gè)數(shù)字更夸張。

所以短期內(nèi)用得起GAAFET晶體管的只會(huì)是那些量非常大的芯片，比如說PC與手機(jī)的CPU、數(shù)據(jù)中心的GPU和AI芯片、還有受眾與應(yīng)用范圍很廣的FPGA大芯片。實(shí)際上，我們認(rèn)為先期GAAFET剛剛大規(guī)模量產(chǎn)之際，汽車大芯片都暫時(shí)不大可能應(yīng)用這種先進(jìn)的晶體管，而至少需要等成本的下降。

現(xiàn)階段有能力造GAAFET晶體管的foundry廠暫時(shí)就只有三星、臺(tái)積電和英特爾。有關(guān)三星3nm GAAFET工藝技術(shù)，我們此前做過多次分析。預(yù)計(jì)三星的這一代工藝在性能表現(xiàn)上不會(huì)比臺(tái)積電3nm FinFET工藝強(qiáng)。

那么實(shí)則就短期來看（或者至少2026年以前），美國商務(wù)部BIS的這項(xiàng)暫行規(guī)定暫時(shí)不會(huì)表現(xiàn)出多大的威力。但基于芯片設(shè)計(jì)12-18個(gè)月的周期，未來1-2年內(nèi)該出口限制規(guī)定就會(huì)事實(shí)上造成持續(xù)的影響。

在國際局勢和大環(huán)境如此多變的現(xiàn)實(shí)世界里，這項(xiàng)新規(guī)至少造成了行業(yè)更大的不確定性。

中國是Cadence、Synopsys等芯片設(shè)計(jì)軟件公司的重要客戶。

根據(jù)最近提交給美國證券交易委員會(huì)的文件顯示，Cadence第二財(cái)季有13%的收入來自中國。據(jù)Synopsys披露，公司第二財(cái)季17%的收入來自中國。

作為全球最大的電子元件產(chǎn)銷市場，EDA三巨頭的產(chǎn)品在國內(nèi)占了近90%的市場份額，國產(chǎn)EDA軟件產(chǎn)銷占比僅不足10%。

數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)市場份額僅次于「三巨頭」之后的「老四」 ，僅有6%的市場份額，而且在去年6月的IPO招股書中，該公司也坦言，公司既有模擬電路設(shè)計(jì)及驗(yàn)證工具「尚不支持16nm及以下先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)」。

而據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，未來十年內(nèi)，三巨頭的EDA工具依然將占據(jù)市場主流，國內(nèi)EDA在技術(shù)能跟上并實(shí)現(xiàn)「替代」的機(jī)會(huì)不大。

美國商務(wù)部的一位官員表示：“目前美國的目的是限制中國制造先進(jìn)半導(dǎo)體的努力，以應(yīng)對(duì)美國的重大國家安全風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>

簡單來說，中國對(duì)美國EDA企業(yè)的嚴(yán)重依賴，讓這些禁令和措施有了實(shí)施的意義。

另外，向中國提供芯片制造設(shè)備的美國公司也可能受到影響，包括KLA公司和上文提到的Lam Research。不過，KLA首席執(zhí)行官Rick Wallace表示，預(yù)計(jì)新的措施不會(huì)對(duì)公司產(chǎn)生任何重大影響。

美國商務(wù)部工業(yè)和安全局（BIS）此前表示，目前正在更新限制中國的措施，尋求“最大限度地提高出口控制的有效性”。

其中包括收緊與中國生產(chǎn)先進(jìn)半導(dǎo)體有關(guān)的現(xiàn)有政策，并利用BIS工具箱中的各種法律、監(jiān)管措施和執(zhí)法工具，發(fā)展和加強(qiáng)與盟友和伙伴的合作。

我國自研EDA軟件的進(jìn)展如何了？

其實(shí)，早在上世紀(jì)80年代，由于巴統(tǒng)協(xié)議的禁令限制，中國無法買到芯片設(shè)計(jì)所需的最新EDA軟件，國家就動(dòng)員了全國17個(gè)單位，200多名專家聚集北京集成電路設(shè)計(jì)中心開發(fā)自己的工具。

終于在1993年，我國第一款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的EDA工具問世。它的名字叫“熊貓”，寓意著EDA的珍貴且稀有。

“熊貓”獲得了國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)，并在20家設(shè)計(jì)公司和研究機(jī)構(gòu)得到應(yīng)用，由于價(jià)格僅為同類產(chǎn)品的1/10，美國芯片廠商也一度選擇過“熊貓”，在市場中反響很不錯(cuò)。

有觀點(diǎn)稱，“熊貓”的出現(xiàn)讓當(dāng)時(shí)我國EDA產(chǎn)業(yè)與國際的差距只有五年。

不過，隨著1994年“巴統(tǒng)”禁令取消，美國EDA三巨頭大舉進(jìn)入中國市場，憑借著技術(shù)成熟、價(jià)格便宜、免費(fèi)贈(zèng)送、多方合作等優(yōu)勢和策略，快速收割國內(nèi)市場份額。

再加上中國彼此也在推廣全球化，國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)由此漸漸失去市場和政策上的雙重支持，進(jìn)入停滯狀態(tài)。

沒想到這一停，就是約十五年之久。

直到2008年，國家開始實(shí)施的“核高基”（核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品）重大科技專項(xiàng)才再次開始扶植國產(chǎn)EDA的發(fā)展，一批國產(chǎn)EDA公司從此時(shí)才開始紛紛冒頭。

目前，國內(nèi)大約有50+EDA企業(yè)，包括華大九天、國微集團(tuán)、芯愿景、芯華章、廣立微、概倫電子、思爾芯、芯和半導(dǎo)等等，近幾年已將EDA的市場份額從6%提升至11%。

其中規(guī)模最大的是華大九天，其董事長劉偉平正好就參與過“熊貓”的開發(fā)。

上個(gè)月，華大九天在創(chuàng)業(yè)板上市，發(fā)行市值約177億元（估值處于較高水平），并成為繼概倫電子之后，A股又一支EDA股。

除了華大九天和概倫電子，國微思爾芯（科創(chuàng)板）、廣立微（創(chuàng)業(yè)板）也在申請(qǐng)上市的路上。

不過，眼看國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)正在慢慢復(fù)蘇，但由于起步時(shí)間較晚，國產(chǎn)EDA還有很長一段路要走。

就拿EDA工具鏈來說，三巨頭已實(shí)現(xiàn)了40個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋；國產(chǎn)最大的華大九天目前只覆蓋了40%，其他國產(chǎn)廠商的產(chǎn)品則多為點(diǎn)工具，特定領(lǐng)域的全流程產(chǎn)品都還無法提供。

再看先進(jìn)工藝，國內(nèi)廠商中，華大九天是唯一能夠提供模擬電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)的本土企業(yè)。

其電路仿真工具支持5nm量產(chǎn)工藝制程，其他模擬電路設(shè)計(jì)EDA工具支持28nm制程。

思爾芯主要聚焦數(shù)字芯片的前端驗(yàn)證，其相關(guān)EDA產(chǎn)品能做到支持10nm。

相較之下，國外三巨頭已經(jīng)達(dá)到2nm。

由此種種，這幾年，國家對(duì)EDA的重視只增無減，就比如在十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中，對(duì)EDA的攻關(guān)就被列為了集成電路技術(shù)之首。

由于本次管制僅對(duì)3nm以下的芯片設(shè)計(jì)有影響，國內(nèi)大多數(shù)廠商還停留在20nm制程左右，很多網(wǎng)友都表示短期內(nèi)問題不大，反而會(huì)進(jìn)一步鞭策國產(chǎn)EDA軟件的發(fā)展。

倒是有觀點(diǎn)犀利地指出，美國這個(gè)操作是為了賺錢和制裁兩不誤。

此外，也有觀點(diǎn)表示擔(dān)憂，此次斷供若未能對(duì)中國半導(dǎo)體形成實(shí)質(zhì)上的打擊，不排除美國繼續(xù)加碼的可能。

雖然如大部分人所說“EDA比光刻機(jī)有希望多了”，但中國芯片行業(yè)，仍然任重道遠(yuǎn)。

而對(duì)于現(xiàn)階段國產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)來說，有人指出，我們目前面臨的最大困難其實(shí)是缺乏市場需求的引導(dǎo)。

因?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)軟件是和市場需求緊密相連的，只有設(shè)計(jì)需求增多帶來更多的工程反饋，EDA的發(fā)展才能提起速度來。