美國(guó)斷供這一軟件，欲將中國(guó)芯片扼殺在“3納米”

　美國(guó)對(duì)中國(guó)企業(yè)和機(jī)構(gòu)斷供工具軟件有跡可循。

　　▲7月28日，工作人員在2022全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)大會(huì)展館上介紹運(yùn)用在交通、金融、能源等領(lǐng)域的人工智能加速芯片及系統(tǒng)。圖/IC photo

　　文 | 付偉

　　美國(guó)商務(wù)部上周五發(fā)布最終規(guī)定，對(duì)設(shè)計(jì)GAAFET（全柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管）結(jié)構(gòu)集成電路所必須的EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）軟件；金剛石和氧化鎵為代表的超寬禁帶半導(dǎo)體材料；燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用的壓力增益燃燒（PGC）等四項(xiàng)技術(shù)實(shí)施新的出口管制。

　　相關(guān)禁令生效日期為2022年8月15日。

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　　為什么是GAAFET

　　EDA被業(yè)內(nèi)稱為“芯片之母”，而GAAFET技術(shù)被認(rèn)為是芯片制造工藝向3納米及更先進(jìn)節(jié)點(diǎn)邁進(jìn)的基礎(chǔ)。

　　芯片產(chǎn)業(yè)可以分為設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試等幾個(gè)環(huán)節(jié)。我國(guó)在芯片封裝測(cè)試領(lǐng)域具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技分別在全球排名第三名、第五名和第六名，并都實(shí)現(xiàn)了5納米產(chǎn)品的工藝和認(rèn)證。然而，我國(guó)芯片制造領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力較弱，大陸地區(qū)最先進(jìn)的工藝僅為14納米，與國(guó)際芯片巨頭還有較大差距。

　　相較而言，我國(guó)芯片設(shè)計(jì)整體情況與世界領(lǐng)先水平差距不大。中國(guó)有大量的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，其中，華為海思2018年一度排名全球第五，紫光展銳、寒武紀(jì)等企業(yè)芯片設(shè)計(jì)水平也很不俗。

　　今年，多家廠商在芯片領(lǐng)域均獲得了非常重要的突破。

　　6月份，三星基于GAAFET技術(shù)的3納米制程工藝實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，而臺(tái)積電在2納米制程工藝中也將引入GAAFET技術(shù)。也就是說(shuō)，未來(lái)芯片制程工藝技術(shù)與當(dāng)前主流技術(shù)存在本質(zhì)差異，芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)入到了一個(gè)全新的發(fā)展階段。GAAFET技術(shù)是參與全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈分工的基礎(chǔ)。

　　結(jié)合美國(guó)《2022年芯片與科學(xué)法案》阻礙先進(jìn)制程產(chǎn)能落地中國(guó)來(lái)看，美國(guó)商務(wù)部上周五發(fā)布的該項(xiàng)措施意在限制中國(guó)企業(yè)跟進(jìn)GAAFET技術(shù)，最終導(dǎo)致中國(guó)大陸芯片設(shè)計(jì)止步于3納米制程。

▲8月9日，美國(guó)華盛頓，美國(guó)總統(tǒng)拜登在白宮簽署《芯片和科學(xué)法案》并發(fā)表講話。圖/IC photo

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　　美國(guó)斷供工具軟件意味著什么

　　美國(guó)對(duì)中國(guó)企業(yè)和機(jī)構(gòu)斷供工具軟件有跡可循。

　　此前美國(guó)主要針對(duì)軍用或軍民兩用的工具軟件和技術(shù)進(jìn)行限制。而隨著2018年中美貿(mào)易摩擦加劇，民用領(lǐng)域的工具軟件斷供案例不斷增多。例如：2018年，中興被美國(guó)斷供包括EDA在內(nèi)的多種工具軟件；2019年，華為海思被美國(guó)斷供EDA；2020年，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)和高校被美國(guó)斷供MATLAB；今年年初，大疆被美國(guó)斷供Figma設(shè)計(jì)軟件。

　　值得注意的是，美國(guó)此前并未大規(guī)模斷供工具軟件，而主要采取精準(zhǔn)打擊的方式，此次斷供也是對(duì)特定對(duì)象（GAAFET技術(shù)）進(jìn)行限制打擊。

　　一方面，中美之間具有非常強(qiáng)的經(jīng)貿(mào)聯(lián)系和依存度，廣泛的工具軟件限制必然對(duì)全球制造業(yè)供應(yīng)鏈造成沖擊，對(duì)美國(guó)當(dāng)前岌岌可危的通脹壓力沒(méi)有半點(diǎn)好處；此外，大規(guī)模的EDA斷供會(huì)加速國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程和第三方產(chǎn)品替代，這不是美國(guó)希望看到的。

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　　我國(guó)高度重視EDA等基礎(chǔ)性工具軟件

　　實(shí)際上，過(guò)去十幾年，我國(guó)一直高度重視包括EDA在內(nèi)的重要基礎(chǔ)性工具軟件。

　　2008年，《國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2006-2020）》開始實(shí)施，EDA被列入“01專項(xiàng)”（“核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件”專項(xiàng)）?！秶?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》也將EDA攻關(guān)置于集成電路科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)的首位。國(guó)產(chǎn)EDA得到前所未有的發(fā)展。

　　目前，國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域已經(jīng)有包括華大九天、概倫電子、國(guó)微集團(tuán)等多家上市公司，國(guó)產(chǎn)EDA的市場(chǎng)份額已經(jīng)超過(guò)10%。其中，成立于2009年的華大九天上月剛剛登陸資本市場(chǎng)，募集資金高達(dá)34.66億元，總市值超過(guò)600億元，其大股東為中國(guó)電子。這既顯示出國(guó)家層面對(duì)EDA的重視和布局，也顯示出資本市場(chǎng)對(duì)國(guó)產(chǎn)EDA的認(rèn)可。

　　但是，EDA國(guó)產(chǎn)化仍存在諸多挑戰(zhàn)。

　　一方面，中國(guó)EDA企業(yè)數(shù)量少且在工具鏈覆蓋和先進(jìn)制程工藝支持方面還存在不足。國(guó)內(nèi)EDA廠商數(shù)量?jī)H有20余家，而EDA工具鏈非常龐雜，涵蓋設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證、制造等流程，一站式方案供應(yīng)能力嚴(yán)重不足。此外，國(guó)產(chǎn)EDA尚無(wú)法全面支持3納米及以下制程工藝，僅個(gè)別廠商的部分產(chǎn)品可以支持5納米制程工藝。

　　另一方面，與光刻機(jī)等芯片制造關(guān)鍵裝備類似，EDA產(chǎn)品的演進(jìn)也是與其他產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)協(xié)同合作的結(jié)果，有賴于產(chǎn)業(yè)鏈上下游的支持。處于弱勢(shì)地位的國(guó)產(chǎn)EDA供應(yīng)商很難獲得頭部芯片制造企業(yè)的最新技術(shù)和參數(shù)支持，因此也無(wú)法大規(guī)模開展前瞻技術(shù)的布局。

　　此外，投入不足和人才匱乏也是長(zhǎng)期困擾國(guó)產(chǎn)EDA全面發(fā)展的重要原因。2020年，Synopsys（新思科技）的研發(fā)投入約12.8億美元，華大九天營(yíng)收約為4.15億元，研發(fā)投入1.8億元，華大九天的營(yíng)收尚不及Synopsys研發(fā)投入的零頭；研發(fā)人員方面，Synopsys在全球擁有約1.2萬(wàn)名研發(fā)人員，華大九天有322名研發(fā)人員（2021年增加至494人）。

　　但突破封鎖并非不可能。1993年，面對(duì)外部封鎖，我國(guó)克服困難組織力量成功研發(fā)并商用了“熊貓ICCAD系統(tǒng)”，但是由于當(dāng)時(shí)對(duì)工具軟件的認(rèn)知不足以及特殊的市場(chǎng)背景，熊貓系統(tǒng)如曇花一現(xiàn)迅速?zèng)]落。另外，遺憾的是，由于沒(méi)有主導(dǎo)國(guó)產(chǎn)EDA的產(chǎn)業(yè)力量，錯(cuò)過(guò)了一個(gè)可以通過(guò)兼并方式參與全球EDA整合的契機(jī)。

　　但值得欣慰的是，熊貓系統(tǒng)的研發(fā)為國(guó)產(chǎn)EDA奠定了人才基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)頭部EDA供應(yīng)商華大九天的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)部分人員就參與過(guò)熊貓系統(tǒng)研發(fā)。

　　這也說(shuō)明，EDA歸根結(jié)底是軟件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)的核心是行業(yè)知識(shí)（Know-How）和軟件工程師隊(duì)伍。當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)擁有全球最為龐大的軟件工程師隊(duì)伍，只要有持續(xù)的投入就會(huì)有回報(bào)。

▲7月22日，第五屆數(shù)字中國(guó)建設(shè)成果展覽會(huì)上，工作人員展示由中國(guó)自主研發(fā)的人工智能專用芯片。圖/IC photo

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　　如何破除美國(guó)EDA封鎖

　　我國(guó)芯片行業(yè)破除美國(guó)EDA封鎖有多種策略。

　　其中人們最容易想到的是以國(guó)產(chǎn)化來(lái)替代，但是全面的國(guó)產(chǎn)化替代不一定就是最優(yōu)的選擇。我國(guó)是全世界唯一擁有聯(lián)合國(guó)產(chǎn)業(yè)分類中所列全部工業(yè)門類的國(guó)家，但芯片產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)且技術(shù)系統(tǒng)極為復(fù)雜。芯片行業(yè)面臨的困局在于難以將所有的原材料、工具軟件、基礎(chǔ)設(shè)備、生產(chǎn)線都國(guó)產(chǎn)化。

　　此外，這樣做也意味著我國(guó)與全球芯片產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)關(guān)系、資金流動(dòng)、技術(shù)流動(dòng)將會(huì)被打破，我國(guó)將承受巨額的研發(fā)費(fèi)用和非常高的失敗風(fēng)險(xiǎn)。

　　另外一種策略是，我國(guó)芯片業(yè)能夠在某一些EDA核心部件和重要功能方面取得突破，或者成為主流EDA核心部件的供應(yīng)商，如果這一步成功了，戰(zhàn)略博弈的天平就會(huì)向我們傾斜，當(dāng)年的熊貓系統(tǒng)即是一個(gè)典型。當(dāng)然，這有賴于EDA的原始創(chuàng)新，而且難度更大，但這種創(chuàng)新意義重大。

　　一個(gè)值得關(guān)注的點(diǎn)在于，美國(guó)的相關(guān)舉措也表明其非常謹(jǐn)慎，此次出臺(tái)的出口管制措施以及剛通過(guò)的《2022芯片與科學(xué)法案》在努力切斷先進(jìn)的芯片設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)能與中國(guó)聯(lián)系的同時(shí)，也在極力地避免破壞現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，防止對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈造成沖擊。因?yàn)?，美?guó)自身可能也承受不了這種沖擊。這表明美國(guó)角力的重點(diǎn)放在了科技競(jìng)爭(zhēng)范疇，核心意圖是阻礙中國(guó)高科技領(lǐng)域的發(fā)展，而非直接阻斷中美之間的經(jīng)貿(mào)聯(lián)系。

　　回應(yīng)科技競(jìng)爭(zhēng)最有力的方式是創(chuàng)新，唯有創(chuàng)新才能夠真正破除技術(shù)封鎖。