【大纪元2024年11月05日讯】(大纪元记者宋唐、易如采访报导)近些年美中关系紧张,芯片设计工具EDA也成为美中科技竞争的新战场。尽管中共不计成本与后果地进行巨额补贴,但仍没有办法解决发展EDA最大的障碍。
什么是EDA?
ECAD或称为EDA,即电子设计自动化(Electronic design automation),是芯片设计必不可缺的一个软件工具。
不同的制程阶段,有不同的EDA工具,22nm至5nm制程,主流工艺架构是FinFET;GAA属于下一代芯片工艺,是2nm制程以下的主流工艺架构。
虽然EDA行业仅占价值6000亿美元全球半导体行业的1.6%,但却是开发最新尖端芯片供应链中的关键瓶颈。制程越先进的芯片,对EDA工具的依赖度越高。
全球EDA领域由三家美国公司主导:Synopsys、Cadence和Siemens EDA,这三家公司共同生产了设计、生产和测试最复杂芯片所需的几乎所有软件。
三大巨头产品都支持的最先进工艺,能达到2nm,而中国国内华大九天仅一款产品支持5nm,思尔芯的EDA产品仅支持10nm制程,其它仅支持28nm制程,与国际工艺相差甚远。
上海咨询公司ICWise Research的数据显示,尽管中国大陆努力生产本土尖端芯片,但这三家公司仍占据中国 EDA 市场近80%的份额。
台湾工研院政策与区域研究组组长李冠桦对大纪元表示,EDA是IC设计业者的协助工具,IC设计业者透过EDA的工具,把程式语言转化成实地晶片布局,然后将实体晶片布局资料打包以后,交给晶圆代工业者制作光罩,然后进行制造。
“随着晶片设计越来越走向高阶,比如Apple的A17 Pro晶片大概有近190亿个电晶体,把这190亿个电晶体合适布局到晶片上面, EDA的功能和运算能力必须非常强大。”
国产EDA通过3nm认证?
2022年8月,美国对中国实施GAA工艺EDA的出口禁令,限制中共发展下一代3纳米以下制程芯片技术的能力。
2023年美国制裁后不久,大陆网络很快传出,华大九天宣布其EDA软件已经成功支持了3nm工艺节点,且已经获得台积电和三星等全球领先的芯片代工厂商的认可和下单。国产EDA厂商概伦电子也支持7nm/5nm/3nm等先进工艺节点。
李冠桦表示,“大陆网络提到台积三星两边下单,我有点疑惑,不太符合我的认知,我不太能认同它达到了国际先进水平。”
他分析说,事实上对于IC业者来说,EDA工具除了必须要有优良布局能力以外,还有两个因素非常关键:一个就是EDA业者必须能够提供丰富的硅智财库(IP Library又称知识产权核库),因为程式语言变成实际的电晶体布局,很多需要事前的转化验证,国际上像Cadence或Synopsys,更强调能把程式语言转化成真正可以落实、确保良率的硅智财元件。
“其次就是硅智财元件在开发的时候,必须要跟晶圆代工业者高度配合,越先进的制程越需要如此,这样才能确保可以完美地实现在代工厂的制造上面。”
他总结说,“如果从布局能力、丰富的硅智财及跟晶圆代工的高度配合这三个条件来看,华大九天顶多只是在布局能力可以达到3奈米布局要求,至于后两个条件,我是持怀疑态度的。”
台湾IC设计资深经理Brad Liao对大纪元表示,通常认定一个EDA软体在3奈米成功,是指IC设计公司利用EDA的软体设计出晶片,交给台积电、三星等具有3奈米技术的代工厂制造。而且制造出来的晶片测试结果是成功的,才能说这个EDA软体在3奈米OK。
“目前没有看到任何一家IC设计公司,利用华大的EDA设计出3奈米产品有产出。所以,华大的宣布只是自己宣称的,并没有真正经过市售产品验证过的。”他说。
中共巨额补贴也解决不了发展障碍
面对美国全面的芯片出口管制,中共试图自力更生。中共2021年发布的最新五年经济规划中,将芯片设计软件确定为半导体行业技术突破的重中之重。
2023年,南京成立了国家EDA创新中心,并将其目标设定为“承担打破美国在EDA软件领域垄断的关键工作”。
同时,加大政府对国内EDA产业的补贴,并推动国内企业占据更大的市场份额。
2018年9月,中共“大基金”项目投入华大九天2400万人民币的股权;2019年5月华为被美国纳入实体清单后,中共财政部与税务总局宣布IC设计企业与软体企业可享“两免三减半”政策。
地方政府也纷纷推出EDA产业的补贴政策:深圳2019年5月宣布补贴EDA公司资本支出20%、对EDA营运收入10%给予奖励补贴,EDA最重要的研发费用给予30%补助等等;上海2022年补贴EDA企业投资30% 、杭州2022年7月补贴EDA R&D 15%、北京则于2023年2月宣布补贴最多50%的EDA工具采购费用。
华大九天2024 年上半年,华大九天获得了7700万元人民币的政府补贴。
李冠桦表示,对于半导体来说,补贴已是中共的一个战略了,即便是现在经济不景气,它还会持续进行补贴。因为对它来讲,这是非常关键卡脖子的技术,一定要想办法掌握自主能力。
Brad Liao表示,设计一个晶片需要投入大量的人力、金钱和时间,而中国大陆的EDA软体目前技术依然落后国际三大EDA厂。目前中国大陆很多IC设计公司使用的国际EDA大厂软体是盗版的,所以在中国大陆,它本身使用本土EDA工具的诱因非常小。万一中国大陆的补贴再取消之后,本土EDA厂商的前景会更加黯淡。
尽管中国EDA企业虽有短期政府大力注资,但长期结构上仍面临人才不足、EDA生态环境弱、产品成熟度差、无法有先进制程代工厂商配合研发等问题。
李冠桦表示,中国大陆发展EDA最大的障碍,还是在于它没办法取得台积电等代工厂先进制程的配合。因此即便它做出来了,它实现的良率跟功能,是不是都达到原先设计者的预期,还是存疑的。
他说,因为布局能力靠发展运算,还有办法克服。但先进制程比的是最先端的技术以及资本。在目前美国的管制下面是有困难的。所以距离美国的领先水准的差距还蛮大的。
“中国的EDA顶多就是在中国境内,应该是走不出中国了。”
Brad Liao表示,美国目前在EDA工具上的制裁只限于GNA电晶体的技术,也就是2-3奈米的技术,这是非常先进的技术。目前中国大陆IC设计公司,基本上没有人使用2-3奈米的技术来进行量产, 2-3奈米以外的都没有限制。
“EDA软体技术障碍没有像光刻机这么遥不可及,技术的障碍也没有那么大,所以我觉得不会引发美国新一轮的EDA制裁。”
李冠桦表示,EDA不过就是在晶片实现中的协助工具,现在美国已经对先进设计上的EDA工具有制裁,包含人才上面,都已经进行了充分的管制了。事实上应该已经几乎把可能的路都堵住了,应该不会有新一轮的制裁。◇
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