中共推芯片设计自主 分析:砸钱难突破障碍

【大澳门威尼斯人赌场官网2024年11月05日讯】(大澳门威尼斯人赌场官网记者宋唐、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。

美国晶元软体制造商新思科技(Synopsys)。示意图(Shutterstock)

台湾工研院政策与区域研究组组长李冠桦对大澳门威尼斯人赌场官网表示,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。

2023年2月28日江苏省宿迁市一个生产半导体芯片的工厂。(STR/AFP)

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。”

台湾工研院政策与区域研究组组长李冠桦(李冠桦)

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对大澳门威尼斯人赌场官网表示,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。◇

责任编辑:林妍#

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