美国断供EDA 或加速先进芯片工艺设计软件国产化

美国卡住EUV光刻机，中国也造出7nm制程晶片，美国若卡住EDA，中国有没有办法突破封锁？这将是近期半导体业界与国际上高度重视的问题。 （图／Shutterstock)

美国宣布晶片法案之后，再次就半导体技术对华实施出口管制，设限项目包括2类半导体材料与一类用于晶片设计的EDA─即电脑辅助设计软体。这类软体被称为「晶片之母」，没有它就无法设计晶片。但是，就像卡住了EUV光刻机，中国同样造出7nm制程晶片，美国若卡住EDA，中国有没有办法突破封锁？是否有助于EDA技术国产化的目标？这是目前半导体业界非常关切的议题。

拜登的晶片法案在国会通过后，随即由商务部宣布增加4个对大陆出口管制项目，除1项燃气涡轮发动机技术外，其余3项都与半导体产业有关。 （图／美联社）

美国商务部日前宣布限制用于开发闸极全环电晶体（GAAFET）结构积体电路所必需的电子电脑辅助设计（ECAD，或称EDA）软体，EDA是被用来完成晶片的功能设计、综合、验证、物理设计（包括布局、布线、版图、设计规则检查）等流程时广泛使用的高级设计方式。 GAAFET是相对于目前先进制程主流鳍式场效应电晶体（FinFET）更先进的技术，这项限制将阻碍中国开发3nm或更先进的制程。

美方为防范中芯国际于先进制程上做出令人意外的技术突破，除了限制光刻机技术之外，另外再加一道设计软体的限制与2项半导体材料障碍，以阻止其技术赶上全球最先进制程。图为中芯国际。 （图／路透）

美方加码限制这项设计工具，很可能是受到数周前大陆中芯国际使用7奈米制程造出矿机晶片的影响，外界认为中芯国际突破此一先进制程技术的可能由前台积电研发长梁孟松主导，这项技术发展显然已超越格罗方德，成为全球制程技术排名第3的半导体代工公司。美方为防范中芯国际于先进制程上做出令外界意外的技术突破，除了限制光刻机技术之外，另外再加一道设计软体的限制与2项半导体材料做为保险。

中芯国际突破7nm先进制程后，其技术发展显然已超越格罗方德，成为全球制程技术排名第3的半导体代工公司。图为格罗方德。 （图／路透）

然而，限制了EDA是否就能卡得住中国的半导体先进制程技术发展？ EDA是半导体电脑辅助设计软体的通称，没有EDA就无法设计晶片。而美方现在限制的是GAAFET的EDA软体，而GAAFET是为解决FinFET在5nm以下的问题而开发的架构，虽然如此，台积电和英特尔认为未来在3nm制程上，FinFET架构仍有可为。因此，如果继续使用FinFET架构开发3nm制程，美国的EDA禁令就暂时不会发生效用。至于英特尔宣布将在5nm转向GAAFET ，台积电将在2nm引入GAAFET，这都不妨碍中国以FinFET开发3nm制程技术。如此虽然中国相较于美、台、韩还是可能会慢了一步，但不至于动弹不得，何况目前主流制程的技术仍在FinFET上。

其次，EDA软体仍有实现国产化的路径可走。目前，全球的EDA软体主要由美国楷登（Cadence）、美国新思科技（Synopsys）与德国西门子（SiemesEDA，原名Mentor Grphics）等3家企业垄断，这3家在大陆EDA市场市占率高达85%以上。大陆也有数家本土EDA软体公司，约有11%市占率，其他国家则分走另外的4%。

美方加码限制晶片设计关键工具输入中国，很可能是受到数周前大陆中芯国际使用7奈米制程造出矿机晶片的影响。 （图／Shutterstock)

大陆本土的EDA公司大约始于上世纪80年代，由于《巴统协议》的禁令限制，中国买不到晶片设计所需的最新EDA软件，当时中国动员了17个单位的200多名专家，在北京集成电路设计中心开发供自己使用的工具，于1993年做出首款自主设计的EDA，取名「熊猫」。这款「熊猫」获得大陆的科学技术进步奖，当时有20家设计公司和研究机构使用，由于价格低廉，外国也有些公司使用，市场反应不错。

大陆本土企业做出EDA后，《巴统协议》禁令就在1994年取消，外国EDA巨头进入中国，以其技术与资本优势，很快地夺取大陆晶片设计软体市场，加上大陆推动国际化，本土的EDA首先失去市场，跟着也失去政策支持，EDA发展几乎陷入停滞。一直到15年后的2008年，中共实施「核高基」（核心电子器件、高端通用晶片及基础软体）重大科技专项研发，才重新扶植本土EDA，也再度出现一些大陆本土EDA公司。

目前半导体主流制程的技术仍在FinFET上，美方限制GAAFET的EDA软体，暂时还看不到对中国半导体企业的影响。 （图／Shutterstock)

目前大陆约有50多家EDA公司，包括华大九天、国微集团、芯愿景、芯华章、广立微等等，其中规模最大的是华大九天，其董事长刘伟平参与过「熊猫」的开发，最近才在创业板上市。它是唯一能够提供先进制程模拟电路设计全流程EDA工具系统的大陆企业。其电路仿真工具支持5nm量产制程，其他模拟电路设计EDA工具则能支持28nm制程。另外也有公司的EDA能做到支持10nm，例如主攻数位晶片的思尔芯科技。

相较于美德3巨头的EDA已达到2nm，大陆本土企业还有不少的距离，但是近几年被「卡脖子」后，中共政策上更加支持本土企业，在《十四五规划》和《2035年远景目标纲要》中，对EDA的技术攻关就被列为积体电路技术之首。许多人认为，面对愈来愈多的限制禁令，或许也正是推动国产化的重要助力。

依照过去经验，在本土企业克服技术障碍逐渐接近突破3nm门槛时，美方就会放开限制，以资本与技术优势大举掠夺市场，以阻止未来的对手从市场获得持续发展的资金。 （图／Shutterstock)

以目前情况观察，这次美方的禁令仍仅对3nm以下的晶片设计造成影响，而大陆多数厂商都还停留在20nm制程左右，短期内问题不大。不过，有些分析指出， 依照过去经验，在本土企业克服技术障碍逐渐接近突破3nm门槛时，美方就会放开限制，以资本与技术优势大举掠夺市场，以阻止未来的敌对企业从市场获得持续发展的资金。这种几乎可以预见的将来，可能还需要北京给予更多的政策支持，才能壮大足以与外国竞争的本土企业，同时让尖端半导体技术在国内扎根。