繼拜登簽署完限制中國(guó)半導(dǎo)體的《芯片與科學(xué)法案》后，美國(guó)再對(duì)先進(jìn)技術(shù)實(shí)行出口管制。
鈦媒體App 8月14日消息，美國(guó)商務(wù)部工業(yè)和安全局（BIS）宣布，從8月15日（明天）起將金剛石、氧化鎵（Ga2O3）兩種超寬帶隙基板半導(dǎo)體材料，設(shè)計(jì)GAAFET架構(gòu)（全柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管）的先進(jìn)芯片EDA軟件工具，以及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓力增益燃燒技術(shù)，列入商業(yè)管制清單，對(duì)這些技術(shù)出口進(jìn)行管控。
上述消息是在周五（8月12日）晚公布的。美國(guó)商務(wù)部表示，此次管控的四項(xiàng)新興和基礎(chǔ)技術(shù)，使用其都將“顯著增加軍事潛力”。而列入該清單意味著，這四種技術(shù)的出口將需要向美國(guó)商務(wù)部申請(qǐng)出口許可。如果企業(yè)申請(qǐng)出口許可但美國(guó)政府不允許的話，上述技術(shù)可能無(wú)法在全球產(chǎn)業(yè)鏈中進(jìn)行供應(yīng)。
負(fù)責(zé)美國(guó)工業(yè)和安全事務(wù)的商務(wù)部副部長(zhǎng)艾倫·埃斯特維茲 (Alan Estevez) 表示，科技進(jìn)步讓半導(dǎo)體和引擎等能夠更快、更有效率、更加持久，并在更嚴(yán)峻的環(huán)境下運(yùn)行。他說(shuō)，“這（出口禁令）將可以成為商業(yè)和軍事領(lǐng)域的游戲規(guī)則改變者?！?/p>
管控GAA EDA工具對(duì)中國(guó)芯片短期影響有限
美國(guó)商務(wù)部表示，此次計(jì)劃是基于“瓦森納協(xié)定”成員國(guó)于2021年12月的會(huì)議決定的。該協(xié)定是由美國(guó)主導(dǎo)，日本、英國(guó)、俄羅斯等41個(gè)參與國(guó)成立，意在限制常規(guī)武器、軍民兩用物品及技術(shù)的轉(zhuǎn)讓的組織。
具體到此次出口管控的四項(xiàng)技術(shù)中，基于GAAFET架構(gòu)的芯片設(shè)計(jì)工具ECAD（EDA）軟件主要用于3nm及以下芯片設(shè)計(jì)；金剛石、氧化鎵屬于耐高溫高電壓的化合物（第四代）半導(dǎo)體襯底材料；壓力增益燃燒技術(shù)可用于火箭和高超音速系統(tǒng)。
上述技術(shù)當(dāng)中，美國(guó)對(duì)EDA工具實(shí)行出口管制引發(fā)了行業(yè)關(guān)注。
EDA通常指，利用電腦輔助設(shè)計(jì)軟件來(lái)完成集成電路的功能設(shè)計(jì)、驗(yàn)證等流程的設(shè)計(jì)方式，其貫穿近6000億美元的集成電路（IC）產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)，被譽(yù)為“芯片之母”。芯片工程師必須依靠EDA軟件工具，才能完成電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)等工作。
EDA軟件在芯片產(chǎn)業(yè)中不可或缺。2019年5月，美國(guó)商務(wù)部將華為列入實(shí)體清單，導(dǎo)致其無(wú)法使用最新5nm的EDA軟件設(shè)計(jì)海思麒麟芯片，讓工業(yè)軟件的自主性愈加受到重視。
需要注意的是，本次禁止出口的GAAFET架構(gòu)EDA軟件，目前擁有該技術(shù)的芯片制造商只有三星和臺(tái)積電，正對(duì)3nm進(jìn)行小范圍量產(chǎn)。因此，有行業(yè)人士表示，美國(guó)此次出口管制，限制的是3nm以下的EDA工具，這意味著短期內(nèi)對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)影響有限，長(zhǎng)期來(lái)看會(huì)限制中國(guó)推進(jìn)關(guān)鍵的下一代先進(jìn)制程技術(shù)。
此前鈦媒體App在2nm文章中詳細(xì)介紹了GAAFET架構(gòu)技術(shù)。這一方案由三星在2019年提出，目的就是為了解決FinFET結(jié)構(gòu)在5nm以下制程時(shí)遇到的一系列問(wèn)題。（詳見(jiàn)鈦媒體App前文：《臺(tái)積電、三星激戰(zhàn)2nm》）
實(shí)際上，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)長(zhǎng)期被海外EDA三巨頭統(tǒng)治。以收入規(guī)模計(jì)，2020年中國(guó)EDA市場(chǎng)，美國(guó)新思科技（Synopsys）、美國(guó)楷登電子（Cadence）和西門(mén)子EDA市場(chǎng)份額合計(jì)超過(guò)77%。國(guó)內(nèi)廠商中，華大九天（301269.SZ）在國(guó)內(nèi)市占率達(dá)到5.9%，排在第四，居本土企業(yè)首位。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)廠商在EDA領(lǐng)域已經(jīng)取得不小進(jìn)步。根據(jù)華大九天上市招股書(shū)披露，其數(shù)字電路仿真EDA工具技術(shù)支持5nm工藝，其他模擬電路EDA工具支持28nm制程；國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)EDA廠商概倫電子（688206.SH）接受投資者提問(wèn)時(shí)回應(yīng)稱，在器件建模和電路仿真等部分工具中能夠支持7nm/5nm/3nm等先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)和FinFET、FD-SOI等各類半導(dǎo)體工藝路線；而另一家EDA公司思爾芯主要聚焦數(shù)字芯片的前端驗(yàn)證，其相關(guān)EDA產(chǎn)品能做到支持10nm。
當(dāng)前在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，包括展銳、壁仞、阿里平頭哥等約3000家中國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司，仍依賴于美國(guó)EDA軟件。其中，展銳的手機(jī)芯片采用了EUV 6nm制程，壁仞最新發(fā)布的通用GPU(圖形處理器）芯片采用7nm工藝，需要用到EDA工具。而華大九天的客戶主要是中芯、華虹等，后者最先進(jìn)的制程是90nm。
云岫資本合伙人兼CTO趙占祥此前對(duì)鈦媒體App表示，未來(lái)國(guó)內(nèi)EDA市場(chǎng)需要發(fā)力高端數(shù)字大芯片（CPU、GPU等）的EDA工具和部分關(guān)鍵性技術(shù)、創(chuàng)新性的EDA軟件工具?！澳壳翱磭?guó)內(nèi)企業(yè)EDA規(guī)模較小，但是未來(lái)有機(jī)會(huì)壯大。”
此外，金剛石、氧化鎵是新型超寬禁帶半導(dǎo)體材料，氧化鎵禁帶寬度達(dá)到了4.9eV，可以在高低溫、強(qiáng)輻射等極端環(huán)境下保持穩(wěn)定，抗輻照和抗高溫；而其高擊穿場(chǎng)強(qiáng)的特性則確保了制備的氧化鎵器件可以在超高電壓下使用，有利于提高載流子收集效率。
目前，氧化鎵技術(shù)距離實(shí)際應(yīng)用還有兩方面挑戰(zhàn)：一是大尺寸高質(zhì)量單晶的制造，目前僅有日本企業(yè)研發(fā)出6英寸單晶，但還未實(shí)現(xiàn)批量供貨；二是氧化鎵材料大功率、高效率電子器件還處于實(shí)驗(yàn)室階段的研發(fā)，暫時(shí)無(wú)法大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用。
最后一種出口管制技術(shù)是壓力增益燃燒技術(shù)（PGC），在陸地和航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力，涉及應(yīng)用包括火箭和高超音速系統(tǒng)等，有潛力把燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高10%以上。2020年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院曾把壓力增益燃燒等技術(shù)列入先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)十大優(yōu)先研究領(lǐng)域。
根據(jù)BIS公告，對(duì)氧化鎵、金剛石以及壓力增益燃燒技術(shù)的出口管制將自今年8月15日生效，對(duì)ECAD軟件的出口管制將在自8月15日起60天后生效。
持續(xù)出口管制下，中國(guó)需深耕成熟工藝
據(jù)觀察者網(wǎng)，匯業(yè)律師事務(wù)所高級(jí)合伙人楊杰表示，中國(guó)現(xiàn)在屬于被美國(guó)列為國(guó)家安全管控的國(guó)家之一，只要技術(shù)和物項(xiàng)被美國(guó)政府列入出口管制目錄，大概率就會(huì)對(duì)中國(guó)的出口設(shè)置限制，比如美國(guó)企業(yè)對(duì)華出口需要許可證等，這實(shí)際上會(huì)造成中美在半導(dǎo)體領(lǐng)域里進(jìn)一步脫鉤。未來(lái)也不排除美國(guó)把更多自身掌握一定優(yōu)勢(shì)的新技術(shù)和新物項(xiàng)納入出口管制，從而加強(qiáng)對(duì)華打壓。
在本輪出口管制信息出臺(tái)之前，美國(guó)總統(tǒng)拜登在上周簽署了2800多億美元的《芯片與科學(xué)法案》（The CHIPS and Science Act），其中包含限制接受美國(guó)這一法案支持的企業(yè)禁止在中國(guó)生產(chǎn)28nm以下先進(jìn)芯片等條款，引發(fā)行業(yè)熱議。
更早之前，美國(guó)兩家芯片設(shè)備公司泛林半導(dǎo)體（Lam Research）和科磊（KLA）已證實(shí)，美國(guó)正在收緊對(duì)中國(guó)獲得芯片制造設(shè)備的限制。
因此，目前已經(jīng)有專家建議，中國(guó)半導(dǎo)體需要考慮深耕成熟制造工藝，以減少先進(jìn)芯片國(guó)產(chǎn)替代不足的影響。
清華大學(xué)教授魏少軍在2022世界5G大會(huì)上表示，從技術(shù)角度看，中國(guó)企業(yè)通過(guò)系統(tǒng)能力的提升，可以把芯片的制造要求降低2到3代甚至更高，大大延緩對(duì)先進(jìn)工藝的需求。
“我從芯片設(shè)計(jì)角度來(lái)看，任何的技術(shù)都有它自身的發(fā)展特點(diǎn)，并非一定要走最先進(jìn)的工藝。我們?yōu)槭裁匆扇∽钕冗M(jìn)的工藝，是源于它最簡(jiǎn)單、最容易，因?yàn)榘褑纹墒亲钊菀椎氖虑?，在一個(gè)地方做設(shè)計(jì)就直接做進(jìn)去的，但它不是最優(yōu)的解決方案。芯片當(dāng)中絕大部分的東西并不需要最先進(jìn)的技術(shù)去做。”魏少軍指出。
有芯片行業(yè)人士告訴鈦媒體App，做成熟工藝+Chiplet是一個(gè)很不錯(cuò)的發(fā)展規(guī)劃。
當(dāng)前，中國(guó)是全球最大的芯片進(jìn)口和消費(fèi)國(guó)。根據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)，2021年，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售額是5560億美元，中國(guó)進(jìn)口了4300多億美元，占78%；去年中國(guó)芯片消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1950億美元，占35%；中國(guó)生產(chǎn)了700億美元集成電路，占12.7%。
中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院研究人員于今年6月發(fā)表的一篇論文中指出，國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)在全球競(jìng)爭(zhēng)格局中長(zhǎng)期受到邊緣化威脅，盡管企業(yè)數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，但真正有市場(chǎng)影響力和生態(tài)話語(yǔ)權(quán)的中國(guó)企業(yè)鳳毛麟角。南華早報(bào)則引述行業(yè)設(shè)計(jì)人員稱，與全球同行相比，中國(guó)在EDA軟件方面存在很大差距。
“我們是否能夠?qū)ψ陨泶嬖诘膯?wèn)題有清醒的了解和認(rèn)識(shí)。處在這樣一個(gè)大變革情況下，如果我們對(duì)創(chuàng)新過(guò)程的緊迫性認(rèn)識(shí)不足，可能會(huì)放慢創(chuàng)新步伐，實(shí)際上就給了我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一些可乘之機(jī)。”魏少軍表示，在外憂內(nèi)患下，中國(guó)半導(dǎo)體的發(fā)展當(dāng)前正面臨非常關(guān)鍵的時(shí)刻。
華泰證券研究指出，未來(lái)中國(guó)半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化主要包括第三代半導(dǎo)體、半導(dǎo)體設(shè)備、AI/大算力芯片三個(gè)重要方向。其中在半導(dǎo)體設(shè)備端，光刻機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備上國(guó)產(chǎn)化率幾乎為0。美國(guó)出口管制壓力下，國(guó)產(chǎn)化需求存在進(jìn)一步提升空間。
二級(jí)市場(chǎng)上，受芯片半導(dǎo)體“國(guó)產(chǎn)替代”影響，Wind數(shù)據(jù)顯示，截至8月12日，申萬(wàn)半導(dǎo)體ETF指數(shù)從今年4月最低點(diǎn)3792點(diǎn)以來(lái)，已經(jīng)累計(jì)反彈超32%；中證半導(dǎo)體ETF指數(shù)（CSI:H30184）周內(nèi)漲幅高達(dá)14.2%，創(chuàng)2020年7月以來(lái)的首次。