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美国|美国突然断供“芯片之母”EDA：究竟怎么一回事？

芯片法案之后，美国再次在先进制程芯片领域挥出重拳 。
这一次，与“断供涉及先进半导体的EDA”有关 。
更确切地说，此番美国商务部针对先进半导体和燃气涡轮发动机生产技术发布了新禁令 。
其中涉及半导体的出口管制包括：
GAAFET结构集成电路所必需的EDA软件
金刚石和氧化镓为代表的超宽禁带半导体材料
禁令将于8月15日正式生效 。
虽然EDA之前有个限定词“GAAFET”，但“芯片之母”这个关键词一出，还是立即在社交媒体上引发热议 。
美国|美国突然断供“芯片之母”EDA：究竟怎么一回事？
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不少网友表示，虽然这次没有点名中国，但此举很明显是为了限制与美国存在竞争关系的国家，先进制程半导体技术的发展 。
所以此次禁令，到底是怎么回事？会产生什么影响？
限制芯片工艺设计上限
EDA，即电子设计自动化软件，涵盖逻辑设计、电路系统设计、系统仿真、性能分析到设计PCD版图等一系列芯片设计自动化流程 。
可以说，在现代芯片设计的流程之中，EDA软件是极为重要的一环 。没有EDA软件，则芯片设计亦无从谈起 。
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 。
这里的ECAD可以简单理解为常说的EDA 。
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 。
美国|美国突然断供“芯片之母”EDA：究竟怎么一回事？
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△FinFET示意图
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 。
美国|美国突然断供“芯片之母”EDA：究竟怎么一回事？
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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 。


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