隨著美國對于EDA軟件以及芯片相關的具體措施推出,業界發現這次美國的芯片限制主要在于先進芯片,而對于成熟工藝并沒限制,業界人士認為這是為了幫助美國芯片的銷售所采取的措施,這將促使中國芯片產業鏈加快自主研發。
美國芯片限制主要有兩條,一條是用于GAAFET結構集成電路所必需的EDA軟件,另一條則是金剛石和氧化鎵為代表的超寬禁帶半導體材料,這都與當下全球正在推進的先進芯片技術有關。
用于GAAFET結構集成電路所必需的EDA軟件,目前應用的其實只有三星,而臺積電和Intel都預計到2024年才會采用GAAFET結構,但是三星采用GAAFET結構的3nm工藝目前只有一個尚未知道具體名字的客戶,這就意味著全球用到這類EDA軟件的芯片企業非常有限。
按照Intel和臺積電的量產時間,那么需要采用基于GAAFET結構進行開發的EDA軟件設計最快也得到2024年,預期到時候Intel、蘋果、高通、聯發科、三星等芯片企業才會用到這些EDA軟件。
至于金剛石和氧化鎵半導體材料,目前還在開發當中,真正應用還要數年時間,早前傳出的將獲得美國巨額補貼的SkyWater就計劃采用這類先進半導體材料,據稱SkyWater將建設一座90nm工藝的工廠,但是通過引入碳納米管等半導體材料可以比7nm工藝生產的硅基芯片還要高50倍性能,可以看出新的半導體材料對于芯片行業的巨大影響。
對于中國制造業來說,首先的影響就是在2nm及更先進工藝芯片方面,國產芯片未來數年如果沒有研發出我們的EDA軟件,那么這類芯片都將只能采用美國芯片了,例如旗艦手機將只能采用高通、聯發科的高端芯片,數據中心只能采用Intel的服務器芯片等等,這可以為包括美國芯片企業在內的高端芯片企業獲得豐厚的利潤。
至于半導體材料,這方面影響可能比較小,雖然SkyWater已計劃籌建90nm生產線,但是籌建生產線需要1-2年時間,而投產后引入碳納米管等先進半導體材料還需要在生產中驗證,并對它進行改進,確認可以應用于芯片中,才能真正將之變成現實,這個過程或許幾年,或許10年。
對于EDA軟件,目前國產EDA軟件正在加快推進當中,在1990年代其實國產EDA軟件已取得了一些基礎,但是后來美國的EDA軟件更成熟、兼容性更好等原因,美國EDA軟件逐漸壟斷國內市場;到了2008年隨著國內芯片產業逐漸得到重視,國產EDA軟件再度獲得支持,如今華大九天、概倫電子、中科院等諸多企業或機構都陸續研發出EDA軟件,可以滿足國內當前主要以成熟工藝為主的芯片設計。
至于先進的半導體材料方面,國產芯片產業也已取得部分突破,例如第三代半導體材料氮化鎵已被國內企業廣泛應用于充電芯片方面,第四代半導體材料也有一些技術成就,今年4月份浙江某大學的研究機構就公布消息指出通過采用熔體技術路線制造出了2英寸的氧化鎵晶圓,此外在石墨烯技術上也有一些專利,石墨烯技術正是碳基芯片的一部分,這都說明國內企業和機構在先進的半導體材料具有一定的基礎。
可以預期隨著美國不斷地加強類似的舉措,在當前環境下很可能是同時采用美國的EDA軟件和國產EDA軟件,逐步過渡到完全采用國產EDA軟件,國產EDA軟件將得到國內芯片設計企業和芯片制造企業的采用,最終形成我們的體系。
至于先進的EDA軟件和半導體材料,可以隨著我國的芯片制造工藝的逐步推進而演進,那還需要數年時間,或許到那時候我們已有用于先進工藝的EDA軟件和半導體材料,到時候或許美國已無法再對我們的芯片產業施加影響。
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