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[]谁扼住了华为：美日半导体霸权的三张牌2020-08-10 11:18:310阅( 三 )


美国不仅对阿斯麦开了门 ， 还送了礼：允许阿斯麦先后收购了美国掩罩技术龙头Silicon Valley Group、美国光刻检测与解决方案玩家Brion、美国紫外光源龙头Cymer等公司 。 阿斯麦技术心、研发身 ， 都打上了星条旗烙印 。 那还不是任凭美国使唤 。
而早年的东京电子 ， 只是美国半导体始祖仙童半导体（Fairchild）的设备代理商 ， 后来又与美国Thermco公司合资生产半导体设备 ， 直到1988年才变成日本独资 ， 但东京电子身上也已经流着美国公司的血 。
因此 ， 在2019年六月 ， 面对第一轮美国禁令 ， 东京电子就表示：“那些被禁止与应用材料和泛林做生意的中国客户 ， 我们也不会跟他们有业务往来” ， 义正词严表明了和美系设备商共进退 。
至此 ， 美国靠着多年的“时间积累”和超高精密度“工艺技术” ， 在设备领域形成了牢牢的主动权 。 而时间和技术 ， 都不是后进者可以一蹴而就的 。
二、EDA(设计软件）：生态网络效应下的“幌金绳”
如果说设备是针对芯片生产的一把封喉剑 ， 那么EDA无疑是芯片设计环节的“幌金绳” ， 虽不致命但可以令“孙悟空”束手束脚、无处施展 。
EDA这根“幌金绳”分三段：首先 ， 它是芯片设计师的“PS软件+素材库” ， 可以让芯片设计从几十年前图纸上画线的体力活 ， 变成了软件里“素材排列组合+敲敲代码”的脑力活 。 而且 ， 现在仅指甲盖大小芯片 ， 也有几十亿个晶体管 ， 这种工程量 ， 离开了EDA简直是天方夜谭 。
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图7/13[]谁扼住了华为：美日半导体霸权的三张牌2020-08-10 11:18:310阅
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图8/1320年前的英特尔奔腾处理器的线路图一角 ， 目前晶体管密度已经上升超过1000倍其次 ， EDA的奥秘 ， 在于其丰富的IP库 。 即将经常使用的功能 ， 标准化为可以直接调用的模块 ， 而无需设计公司再重新设计 。 如果说芯片设计是厨师做菜的话 ， 软件就是厨具 ， IP就是料包 。
而事实上 ， EDA巨头公司 ， 往往是得益于其IP的独占 。 比如Cadence（楷登电子）拥有大量模拟电路IP ， 而其也是模拟及混合信号电路设计的王者；而Synopsys（新思科技）的IP库更偏向DC综合、PT时序分析 ， 因而新思在数字芯片领域独占鳌头 。
而在全球前三的IP企业中 ， EDA公司就占了两个 ， 合计市场份额高达24.1% 。 在Synopsys的历年营收中 ， IP授权是仅次于EDA授权的第二业务 。
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图9/13EDA还有一项重要的功能是仿真 ， 即帮设计好的芯片查漏补缺 。 毕竟一次流片（试产）的成本就高达数百万美金 ， 顶得上一个小设计公司大半年的利润 。 业内广为流传一句话：设计不仿真 ， 流片两行泪 。
加州大学教授有一个统计测算 ， 2011年一片SoC的设计费用大概为4000万美元 ， 而如果没有EDA ， 设计费用则会飙升至77亿美元 ， 增加了近200倍 。
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图10/13因此 ， EDA被誉为半导体里的最高杠杆 ， 虽然全球产值不过一百多亿美元 ， 但却可以影响全球五千多亿集成电路市场、几万亿电子产业的发展 。
EDA如此高效好用 ， 那我国自主化状况如何呢？很可惜 ， 比操作系统还尴尬 。
我国最大的EDA厂商华大九天在全球的份额差不多是1% ， 而美国三大厂商Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登电子）以及Mentor Graphics（明导科技 ， 2016年被西门子收购）则占据了80%以上的市场 。
这也就导致了虽然我国芯片设计位居世界第二 ， 但美国一声令下 ， 芯片设计就会面临“工具危机” ， 巧妇难为无米之炊 。 不过 ， 既然软件已经交过钱了 ， 用旧版本难道不行吗？
很可惜 ， 并不能 。
因为这背后有一张EDA商、IP商、代工厂们互相嵌合的生态网 。 EDA是不断更新的 。 新的版本对应更新的IP库和PDK文件 。 而PDK即工艺设计包 ， 则又包含了芯片工艺中的电流、电压、材料、流程等参数 ， 是代工厂生产时的必备数据 。 新EDA、新IP、新工艺 ， 互相促进、互为一体 。
因此 ， 用旧版的软件就会处处“脱节”：做设计时无法获得最新的设计IP库 ， 找代工厂时又无法和工艺需要最新的EDA、PDK进行匹配 。 长此以往 ， 技术越来越落后 ， 合作伙伴也越来越少 。 不过既然EDA不过是0101的代码 ， 从破解小组里找几个高手不就好了吗？
很遗憾 ， 也几乎不可能 。
每个EDA软件出厂时都会内嵌一个Flexlm加密软件 ， 把EDA和安装的设备进行一一锁定 ， 包括主机号、设备硬盘、网卡、使用日期等信息 。 而Flexlm的密钥长度达239位 ， 暴力破解的难度非常大 。 如果用英特尔高性能的CPU来破解的话 ， 需要4000左右的核年（core-year） ， 也就是说用40核的CPU ， 需要100年 。
当然 ， 也可以采用分布式的方式 ， 继续增加CPU数量减少时间 。 然而 ， 即使破解成功了 ， 来到了全新的IP库门前时 ， 也会被EDA厂商通过“修改时间、文件大小、确认IP来源”等方式 ， 再次进行验证 ， 然后被拒绝 。 油然而生一股挖了百年地下隧道、却撞到石头上的酸爽 。


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