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    美國對“芯片之母”下手!EDA軟件如何影響整個半導體行業?

    每日經濟新聞 2022-08-14 19:21:28

    每經編輯 王月龍 蓋源源    

    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。

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    圖片來源:攝圖網 501123322

    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。

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    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。

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    來源:聯邦公報

    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。

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    “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。

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    圖片來源:攝圖網 401116818

    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。

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    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。

    編輯|王月龍 蓋源源

    校對|程鵬

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    每日經濟新聞綜合自財聯社、中國基金報、中國電子報、公開資料

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    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。 圖片來源:攝圖網501123322 EDA軟件限制的影響力有多大?強如三星,其6月剛剛突破的3nmGAA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。 來源:聯邦公報 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AlanEstevez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ElectronicDesignAutomation(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。 圖片來源:攝圖網401116818 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)、MentorGraphics(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EDAIP來設計芯片。 第二梯隊:ANSYS、Silvaco、AldecInc、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、ConceptEngineering、概論電子、廣立微、思爾芯、DownStreamTechnologies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?!? 編輯|王月龍蓋源源 校對|程鵬 每日經濟新聞綜合自財聯社、中國基金報、中國電子報、公開資料

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