卡脖子加码，产业上游被“封喉”？
来源:是说芯语发布时间:2022-08-17949浏览
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本文授权转载自“盐财经”，ID: nfc-yancaijing，作者：向由 编辑：煎尼
继“芯片法案”签署后，这两天，美国再祭出试图将芯片产业“绝对控制”的一大杀招。
本周五，美国商务部宣布，对4项技术的出口作出限制，其中3项与半导体有关。
这4项技术分别是：可用于火箭和高超音速系统的压力增益燃烧技术；能承受高温高电压的第四代半导体材料氧化镓和金刚石；专门用于3nm及以下芯片设计的ECAD软件。
列入清单后，这4项技术的出口，需要向美国商务部申请出口许可。对此，美国商务部给出的理由是，“出于国家安全考虑”。
美国商务部宣布，对4项技术的出口作出限制，其中3项与半导体有关
这一次的出口管制禁令，没有明确提到中国，但很明显，这是对美国“芯片法案”及战略的一个配套措施。目的在于，遏制美国的竞争对手在芯片领域，尤其是先进的前沿的芯片技术方面取得进展。
美国剑指的主要竞争对手，当然是中国。
产业上游被“封喉”
被列入清单的4项技术中，引发了最多关注的是“管制用于开发GAAFET结构的EDA软件”。
这也意味着，美国对中国大陆的技术封锁，从“芯片制造”延伸到了“芯片设计”。
一颗芯片的生产过程，主要有四个环节：设计、制造、封装和测试。
很显然，这次美国的技术封锁已经“更上层楼”，逼近了芯片产业链的最上游。
芯片设计离不开EDA软件，用一个比喻来说，就像建筑和电器设计领域中，离不开绘图软件CAD一样。
“如果完全失去EDA工具，集成电路芯片将不可能继续大规模量产”，芯谋研究分析师商君曼告诉盐财经。
芯片设计离不开EDA软件
与地面建筑物相似，芯片电路图的设计，就像在硅片上设计一座座高楼大厦，最终发展成为能够运转的城市群。
只不过，它的尺度小得多、精密得多。
在上世纪七八十年代，工程师们设计芯片时采用的是手绘图纸。
随着芯片复杂度提升，人力已经不能满足芯片百亿级别的晶体管设计、制造工程，必须借助EDA软件的辅助。
EDA的全名翻译为“电子设计自动化”，但芯谋研究分析师商君曼告诉盐财经，EDA辅助的作用不只是在设计一环，“它贯穿了整个集成电路设计、生产、制造流程”。
“（对电路图）分析、优化和验证是伴随着设计的。芯片设计流程本身，就是设计、分析、优化、验证反复迭代”，商君曼表示，在芯片设计业内，有“一步一验证”的说法，即每一步设计步骤的推进如果存在违例或不满足设计需求，都要返回迭代，重复进行上一步，直至符合需求。
同时，除了最主流的设计用EDA工具外，还存在晶圆制造、封测等环节使用的EDA工具。晶圆制造EDA工具用于支持工艺开发、器件模型、掩膜设计、良率分析等。
因此，EDA并不是指某一款软件，它是一类软件的统称。
而在芯片生产的环节中，不同的芯片和流程，都要用到不同的EDA。
商君曼介绍，从流程覆盖来看，EDA可以分为单点式EDA工具，以及流程式EDA工具（可拓宽升级为全流程EDA工具）。
而美国作为半导体技术的起源地，在EDA领域占有绝对优势。
在全球 EDA 市场，新思 Synopsys、Cadence 和西门子Siemens EDA 三家占比达70%；在中国市场，这三大EDA公司的市占率在78%左右。
在全球 EDA 市场，新思 Synopsys、Cadence 、西门子Siemens EDA 三家占比达70%
因此，美国政府对EDA技术的染指，无疑是一次“扼咽喉”的行为。
配合“芯片法案”等近期动作来看，商君曼认为，这昭示着美国对中国芯片战打出了一张标志性类型领域的牌。
一次事先张扬的围堵
美国企图重新成为“芯片制造”重地，这已经再明显不过了。因此可以说，EDA这张牌的出现，并没有令业界惊讶。
问题只在于，它何时出现、它的影响面有多大？
现在，美国政府的目标很明显了：一方面，保持自身的技术优势；另一方面，对竞争对手可能发起的对先进技术的探索，提前“封路”。
如前文所说，EDA是一系列不同软件的统称，而被美国商务部列入清单的，只是“用于开发GAAFET结构的EDA软件”。
何为“GAAFET结构”？
简单地理解，“GAAFET结构”是通向3nm及以下先进制程的一个基础。
GAAFET 横截面
我们知道，逻辑电路的正常运行，主要依赖对电子在半导体单元中的精准控制。20nm工艺以前，平面结构的Planar FET是主流技术。
不过，在向先进制程迈进之后，晶体管越来越小，意味着沟道接触面积也在变小，对电流的控制也就变得不稳定。
所以，在当时，替代的技术为FinFET结构晶体管，其中，Fin（鳍）伸出来，增加了沟道接触面积，也就增加了控制电流的有效宽度。
但是工艺继续进步，FinFET结构也出现了短板。因此，3nm及以下的工艺时代，GAAFET结构被看作是解决方案。
目前已知的是，三星宣传将在3nm工艺上使用GAAFET，而台积电则宣布，会推延至2nm工艺时再使用GAAFET。
三星宣传将在3nm工艺上使用GAAFET
所以，GAAFET结构，是进军先进制程的“通行证”。
因此，美国商务部这一次的打击面只有3nm及以下的先进制程，影响相对有限。
“国内现有的比较普遍的芯片设计制程暂未抵达3nm及以下”，商君曼对盐财经表示，该政策重点限制的是“未来”，而非“当下”。
目前市面上，3nm及以下制程的玩家，只有韩国的三星、中国台湾的台积电，以及美国的英特尔。
不过商君曼表示，长期来看，如果美国持续加码断供先进制程EDA工具的行为，我国芯片设计企业向更高附加值、更强技术能力提升的通道将被阻断，先进制程突破难度加大。
机关算尽，反伤自身
至此，新的技术管制对于中国大陆而言，其影响范围已经明确。“虽无近忧，但有远虑”。
不过将视野放宽，尤其站在美国的角度上，以上技术管制的威力还不只如此。
8月9日，美国总统拜登签署通过了“芯片法案”。该法案规定，美国政府将提供500多亿美元，用来扩充美国本土的芯片制造份额。
当地时间2022年8月9日，美国首都华盛顿特区，美国总统拜登在白宫签署《芯片和科学法案》
虽然半导体技术是在美国起家，但在上世纪七八十年代，芯片制造的重地逐渐转移，先是日本，后来是韩国和中国台湾。
时至今日，半导体产业的战略意义格外凸显，一场“军备赛”已然开打。
美国迫切地需要芯片制造“回流”，这已然路人皆知。
不久前，美国政府“第三号人物”佩洛西出访亚洲，无论在新加坡、韩国，还是窜访中国台湾时，都没有放过与当地半导体领头人见面的机会。
然而实际上，在美国政府要求“选边站”的胁迫下，各地区的半导体头部企业被置于为难当中。
以韩国的半导体巨头三星和海力士半导体为例，一方面，它们被游说前往美国本土建厂，成本高昂；另一方面，获得美国补贴的前提，是要接受针对中国的“排他性条款”。
美国拥有行业领导力，使得巨头们不得不从，但是另一端，巨头们也无法放弃中国大陆的市场。三星和海力士半导体，还在中国拥有近一半的产能，这更使得“选边站”的风险加大，造成左右为难。
比起在美国建厂的“高投入、低收益”，美国政府的补贴，其实也是“杯水车薪”。
表面上看，美国芯片法案给出的500多亿美元，规模不可谓不大，但在半导体领域，以台积电为例，每年的投入就超过400多亿美元。那么，美国的补贴被各家分一分之后，能有多少？
台积电每年的资本投入就超过400多亿美元
而在巨头们都为难之际，美国继续加码“技术管制”，露出了牙齿。或许我们可以理解为，这些牌不只是打给“竞争对手”看的，它也是对“朋友们”摊开的筹码。
回到技术限制对于我国的意义上来看，尽管它目前影响很小，但是，“EDA国产化”无疑应该快马加鞭了。
商君曼告诉盐财经，他看好EDA工具的国产化，“原因之一是，国内EDA企业此前发展的重点难关之一是客户不愿意使用，导致产品迭代和协同升级缓慢，在当前自主可控需求驱动下，国内企业使用国产EDA工具的意愿相对增强，应用将反过来带动国内EDA企业发展”。
不过，由于技术门槛高、细分类别多、专业人才稀缺等原因，商君曼也表示，国产EDA当前仍处于市场渗透率较低的水平，其国产化将是一个比较漫长的过程。
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