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美国“卡脖子”的技术清单中,EDA软件如何突围?

图片来源@视觉中国

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文 | 脑极体

时隔一年,5月15日,美国政府再次动用国家力量来封杀华为。与去年“516实体清单”的影响相比,这一次的打击更为精准和彻底。

简单说,就是如果全世界有哪家半导体企业,要为华为生产芯片,就需要先获得美国的许可。

为什么美国政府可以管得这么宽?因为全世界无论哪一家半导体企业都在或多或少使用着美国企业的软件和技术。这就是所谓的“长臂管辖”。

难道中国的半导体企业也要受此约束吗?理论上来说是这样的,因为我国的半导体产业链中一些底层技术只能采用美国的技术。

美国此次对华为芯片产业的全面限制升级,涵盖芯片设计的上游软件、芯片制造的上游设备以及当前最主要的有台积电代工生产的7nm的芯片制造。美国商务部对华为芯片产业链所有环节可谓是进行了一次定点式精准打击。

首当其冲的的是芯片设计的上游EDA软件。虽然华为可以设计芯片,但是IC设计的高端软件EDA工具仍然基本上由Cadence、Synopsys、Mentor三家美国公司垄断。而在中国市场,这三家EDA软件公司更是占据了95%的市场份额。

就华为来说,自去年516之后,美国这三大EDA厂商与华为的合作已经先后终止。这意味着,华为自那以后再没有获得新工具和新升级服务,但是可以继续使用华为已经购买和获得授权的EDA工具。也就是说,目前华为海思还可以采用老版本EDA做IC设计。

然而长期来看,EDA软件的国产化替代势在必行。有分析者认为,美国的技术限制正在给我国国产EDA软件的发展带来机遇。

话虽如此,我们也必须清醒地认识到中美两国在EDA软件上面的技术差距,以及国产化替代的难度。但同时我们也要放弃“妥协投降”的幻想,寻求技术突围的可能。

EDA软件为什么重要?

如果把芯片制造比作建造一座大厦的话,IC设计就是大厦的设计图纸,EDA软件就是这张图纸的设计工具,只不过EDA软件比建筑设计软件的复杂度要高出N个数量级。

EDA是电子设计自动化(Electronics Design Automation)的简称,是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机辅助设计软件系统,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。

利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程,在计算机上自动处理完成。EDA技术可以广泛应用于电子、通信、航空航天、机械等多个领域。

随着集成电路技术发展,EDA软件越来越被业界等同于 “芯片设计软件工具”的代名词。

也就是说,EDA软件是芯片设计的重要工具,但由于芯片设计的复杂工艺、精细化分工和多技术综合,EDA软件并不是单指一个或几个软件,而是涉及近百种不同的技术,涵盖多种“点工具”的软件工具集群。

美国“卡脖子”的技术清单中,EDA软件如何突围?

EDA软件可以极大地提高芯片设计的效率,同时在芯片制造、封测环节也有应用。EDA与半导体材料、设备共同构成集成电路的三大基础。如今的一颗芯片上面,至少数亿到数十亿以上的晶体管,设计过程中需要进行持续的模拟和验证,这些过程都离不开EDA软件。没有EDA 工具,水平再高的芯片设计师也没有用武之地。

从EDA在芯片设计和制造上发挥的基础性作用上看,其重要性是不言而喻的;而从EDA软件的复杂度上来看,其技术实现难度又是非常大的。

具体来说,在芯片的前端设计中,包含了芯片规格的制定和详细设计、HDL编码、仿真验证、逻辑综合、静态时序分析(SAT)以及形式验证;而后端设计中,包含了可测性设计(DFT)、布局规划(FloorPlan)、时钟树综合(CTS)、布线(Place & Route)、寄生参数提取以及版图物理验证等等……

美国“卡脖子”的技术清单中,EDA软件如何突围?

从上面这些设计流程所使用的工具上来看,它几乎都被Cadence、Synopsys、Mentor三家美国公司垄断,这可能让很多呼吁EDA软件尽快国产化的人们感到失望。

那么,我国的EDA的国产化替代到底面临哪些挑战呢?

EDA国产化替代面临哪些难题?

我们首先要理解EDA产业的特点。EDA是集成电路产业链当中极其重要的关键基础环节,但又是产值相对较小的一个高度集中化的产业环节。

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