当地时间8月12日，美国商务部工业和安全局（BIS）在《联邦公报》中披露了一项新增的出口限制临时最终规则，涉及先进半导体、涡轮发动机等领域。

该禁令对具有GAAFET（环绕栅极场效应晶体管）结构的集成电路所必需的EDA/ECAD软件、以金刚石和氧化镓为代表的超宽禁带半导体材料、包括压力增益燃烧（PGC）在内的四项技术实施了新的出口管制。

“芯片之母”EDA有多重要？

EDA/ECAD指的是用于设计、分析、优化和验证集成电路或印刷电路板性能的电子计算机辅助软件。作为FinFET的继承者，GAAFET被认为是批量生产3nm及以下半导体制程工艺的关键技术。

据天风国际研报，EDA即Electronic Design Automation（电子设计自动化)，被誉为“芯片之母”。

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。

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。并且是贯穿整个集成电路产业链的战略基础支柱之一。 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。

所以总的来说，EDA是集成电路产业领域内 “小而精”的环节，产值较小但又极其重要。据赛迪智库数据显示：2018-2020年全球EDA市场规模由62.2亿美元增长至72.3亿美元，年复合增长率达到7.81%。 相对于几千亿美金的集成电路产业来说不值一提，但如果缺少了这个产品，全球所有的芯片设计公司都得停摆。

也就是说，美国此次的禁令将限制可以被用于3nm及以下先进半导体制程工艺芯片设计的EDA软件的对华出口。此举将限制中国芯片设计厂商向3nm及以下先进制程的突破。

BIS目前还正在征求公众意见，以确定ECAD的哪些特定功能在设计砷化镓场效应晶体管电路时特别有用，以确保美国政府能够有效执行该法规。

但值得注意的是，此次美国商务部禁令，给EDA软件增加了一个限制范围：设计GAAFET（全栅极场效应晶体管）结构集成电路所必需的ECAD工具。

那么，什么是GAAFET？

全栅极场效应晶体管

美国商务部原文件中提到，GAAFET（Gate-All-Around FET）是芯片制程突破3nm及以下技术节点的关键。

这一技术方案由三星在2019年提出，目的就是为了解决鳍式场效晶体管（FinFET）结构在5nm以下制程时遇到的一系列问题。

要说清楚这件事，咱们得先浅谈一下半导体中的短沟道效应。

简单来说，就是随着芯片制程越来越小，半导体中晶体管的长度也越来越短。这一缩短不要紧，什么阈值电压降低、静电控制失效的问题就全来了。

如此，芯片的性能就会出现问题。举个例子，三星手里翻车的骁龙火龙，就与此有关……

为了解决这个问题，先是英特尔在2011年，把鳍式场效晶体管用在了22nm节点上。通过伸出的“鳍”（fin），增大了沟道接触面积，大幅提高了栅极对通道内电场的控制能力。

此后的十余年里，FinFET就成了半导体器件的主流结构。

但当芯片制程来到5nm这个节点，FinFET又有点吃不消了。

于是，2019年，三星推出了一种新的晶体管设计，即全栅极场效晶体管GAA。

在这种结构中，FinFET里竖着的“鳍”被放平了，也就是说，栅极从三面环绕通道变成了四面环绕通道，进一步扩大了接触面积。

目前，三星已经准备在3nm工艺上使用GAAFET。

而台积电和英特尔则认为在3nm制程上，FinFET仍有可为。

不过台积电也准备在2nm制程中引入GAAFET。

英特尔则宣布将在Intel 5nm（Intel 20A）这个节点，由FinFET转向GAAFET。

简单总结一下，GAA实际上是适用于3nm及其以下工艺的半导体技术。在目前常见的芯片制程，FinFET仍为主流。

EDA软件的国产化之路

尽管目前影响的范围只涉及部分高端芯片，但美国这次出口管制，仍然给提升国产EDA软件水平敲响了警钟。

目前，全球的EDA软件主要由Cadence、Synopsys、Mentor等三家美国企业垄断。

它们的产品在我国的市场占有率高达85%，也就是说国内大多数芯片设计公司都是采用这些进口的EDA工业软件来设计芯片。

那么目前我国自研EDA软件的进展如何了？

其实，早在上世纪80年代，由于巴统协议的禁令限制，中国无法买到芯片设计所需的最新EDA软件，国家就动员了全国17个单位，200多名专家聚集北京集成电路设计中心开发自己的工具。

终于在1993年，我国第一款具有自主知识产权的EDA工具问世。

它的名字叫“熊猫”，寓意着EDA的珍贵且稀有。

“熊猫”获得了国家科学技术进步一等奖，并在20家设计公司和研究机构得到应用，由于价格仅为同类产品的1/10，美国芯片厂商也一度选择过“熊猫”，在市场中反响很不错。

有观点称，“熊猫”的出现让当时我国EDA产业与国际的差距只有五年。

不过，随着1994年“巴统”禁令取消，美国EDA三巨头大举进入中国市场，凭借着技术成熟、价格便宜、免费赠送、多方合作等优势和策略，快速收割国内市场份额。

再加上中国彼此也在推广全球化，国内EDA产业由此渐渐失去市场和政策上的双重支持，进入停滞状态。

没想到这一停，就是约十五年之久。

直到2008年，国家开始实施的“核高基”（核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品）重大科技专项才再次开始扶植国产EDA的发展，一批国产EDA公司从此时才开始纷纷冒头。

目前，国内大约有50+EDA企业，包括华大九天、国微集团、芯愿景、芯华章、广立微、概伦电子、思尔芯、芯和半导等等，近几年已将EDA的市场份额从6%提升至11%。

其中规模最大的是华大九天，其董事长刘伟平正好就参与过“熊猫”的开发。上个月，华大九天在创业板上市，发行市值约177亿元（估值处于较高水平），并成为继概伦电子之后，A股又一支EDA股。除了华大九天和概伦电子，国微思尔芯（科创板）、广立微（创业板）也在申请上市的路上。

不过，眼看国内EDA产业正在慢慢复苏，但由于起步时间较晚，国产EDA还有很长一段路要走。

就拿EDA工具链来说，三巨头已实现了40个细分领域的全产业链覆盖；国产最大的华大九天目前只覆盖了40%，其他国产厂商的产品则多为点工具，特定领域的全流程产品都还无法提供。

再看先进工艺，国内厂商中，华大九天是唯一能够提供模拟电路设计全流程EDA工具系统的本土企业。

其电路仿真工具支持5nm量产工艺制程，其他模拟电路设计EDA工具支持28nm制程。

思尔芯主要聚焦数字芯片的前端验证，其相关EDA产品能做到支持10nm。

相较之下，而国外三巨头已经达到2nm。

……

由此种种，这几年，国家对EDA的重视只增无减，就比如在十四五规划和2035年远景目标纲要中，对EDA的攻关就被列为了集成电路技术之首。

中国核心工业软件被卡脖子

停售EDA是一种精准打击，针对的就是中国核心工业软件的软肋。虽然号称拥有世界最全的产业布局，但中国核心工业软件产业发展落后发达国家约20年，80%工业软件被外企垄断。

但核心工业软件不止EDA，CAE（计算机辅助工程）、CAD（计算机辅助设计）、CAM (计算机辅助制造)这三个方面的工业软件也高度依赖进口。如果全部停售，中国工业要失去大半的设计能力。

除了软件，中国对西方的硬件也有很深的依赖。高端数控机床、光刻机、医疗器械、航空发动机、船舶柴油发动机、高端传感器、高端轴承、大型主机、透射电子显微镜、数控刀具、基因检测仪、真空蒸镀机、高精度机械手等等。涵盖了工业、民生各个领域。

在这些领域国产替代的情况不尽人意，主要表现在功能、精度、寿命上与西方的巨大差距。这反映的是各种基础学科、工业能力方面的积累薄弱，很难一蹴而就。寄希望于中国自己实现全产业链打通，需要的人才和时间都难以想象。

全球化的本意之一，是通过全球各国的专业优势互补合作，共同提高产出效率并提升产品性能、品质。以台积电之强，也不会自己去开发一套EDA系统；以美国之强，也不去追求掌握光刻机全产业链制造能力，而是放在荷兰生产，全球四十几个国家分工协作。

现在美国搞产业链脱钩，这是不让中国享有全球分工协作的红利，以此打压中国发展。希望越制裁越强大的同胞们，准备好全方位奋起直追了吗。

文章来源：探索星空家园，芯智讯，量子位