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美國商務部在8月15號宣布對中國進行多項技術出口管制,其中包含:1.氧化鎵(Gallium oxide)和金剛石(diamond)的加工技術,這項技術可使半導體晶片在高電壓或高溫的環境下仍能正常運作,而採用這項技術的晶片將增加軍事潛力。2.GAAFET架構下的EDA(電子設計自動化軟體)軟體,EDA用於設計、分析、優化及驗證PCB及IC的表現,可應用於複雜的IC設計在軍事及太空上,而GAAFET技術是邁向3奈米級以下的關鍵,並可使IC運算更快、更節能及更耐輻射干擾。3. 增壓燃燒技術,可用於開發火箭,以及極音速武器系統。這三項技術中,第二項的禁令將對中國IC前景更雪上加霜。
目前EDA大部分皆掌握在美系廠商中,且預期未來EDA的年複合成長率達13.8%
目前EDA市場呈現寡占局勢,主要廠商有Synopsys(美股代號:SNPS)、Cadence(美股代號:CDNS)、Siemens(美股代號:SIEGY),據TrendForce整理,2021 年三大廠商市占率分別是 Synopsys 32%、Cadence 30%、Siemens 13%,三大廠商市占率合計達 75%。以未來發展來看,TrendForce估計 2020~2024 年其市場規模將自 81 億美元成長至 136 億美元,年複合成長率達 13.8%。
中國的半導體製程尚未達到3奈米以下,禁令短期影響並不顯著
目前採用GAAFET架構的廠商只有三星的3奈米製程以及台積電的2奈米製程。而因為高設計費用及晶圓成本,就算在全球也只有頂尖的半導體廠商會使用台積電的2奈米製製程在2025年。目前中國的晶片廠商還未大規模的採用2/3奈米的GAAFET架構因他們正在克服5奈米以及7奈米的製程。因此,這次的禁令在短期並未有顯著的影響。
無法取得GAAFET架構的EDA軟體恐將影響3奈米製程發展
GAAFET是突破3奈米以下的關鍵技術,目前美商幾乎壟斷EDA市場。雖中國有扶植本土EDA廠商華大九天,但根據公司的招股說明書中,其產品市占率在2020的中國只有6%,在全球市占甚至只有1%,技術、營收規模與整體影響力仍遠不及美系EDA業者。華大九天的「類比電路設計EDA」和「平板顯示電路設計EDA」較為成熟,而「數位電路設計EDA」與「晶圓製造EDA」仍大幅落後於美系EDA,並且尚未進入GAAFET研發。由於華大九天的EDA多支援28奈米以上的成熟製程,在先進製程的支援仍不足,因此中國IC設計廠若要邁向3奈米下的製程恐將受阻。
由於國產EDA技術的落後再加上美系廠商出口受限,未來將影響中國先進半導體產業的發展
TrendForce指出,中國即使在本次限制生效前大量採購EDA取得授權,之後軟體也需連網回原廠進行License更新才能使用,對此美國可以確實進行管制。雖然短期中國IC設計還沒有使用GAAFET EDA的需求,但3~5年後要往3nm先進製程設計必然有跨入的必要,在沒有美系EDA工具的支援下,中國IC設計從晶片設計初期乃至於後端的系統設計,都將陷入發展困境,且中國晶圓製造也有使用EDA的需求,在美系設備偕同軟體限制之下,恐將影響中國半導體長遠的發展。