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，美國商務部周五發布一項臨時最終規定，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晶體管技術是相對于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架構制程技術，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、制程限制難度更大。

 

美國對EDA工具等四項技術實行新出口管制

據財聯社報道，當地時間周五，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“改變游戲規則”。

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復雜的微波、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制造出更加復雜的設備，同時能耐受更高的電壓或溫度。

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）， 用于設計、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及以下工藝制程的關鍵技術。BIS也在征求公眾意見，以決定哪些ECAD的具體功能特別適用于設計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，包括共振脈沖燃燒、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”。

如果把芯片制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軟件比建筑設計軟件的復雜度要高出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，并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。并且是貫穿整個集成電路產業鏈的戰略基礎支柱之一。 EDA技術可以廣泛應用于電子、通信、航空航天、機械等多個領域。

所以總的來說，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，年復合增長率達到7.81%。 相對于幾千億美金的集成電路產業來說不值一提，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三巨頭掌握著絕對的主導權，旗下產品在國內的市場占有率達到85%， 并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上的布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，并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。廣立微于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、制造、封裝、測試等工作的必備工具，并且需要不斷更新。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。

此前的采訪中，國微思爾芯資深副總裁林鎧鵬就指出，當前國內EDA產業處于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。”