罗列思维：又搞事情！美国开辟新战场，瞄准中国另一七寸打

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　　在半导体技术领域，被视为市场原教旨主义最忠实信徒的美国，频繁以行政手段强制干涉市场的正常运转。前段时间，拜登政府刚签署2800亿美元的芯片补贴法案，美国商务部工业和安全局BIS就发出公告，以维护国家安全为由将四项新兴和基础技术纳入出口管制名单。

　　这四项技术分别是能承受高温电压的第四代半导体材料氧化镓和金刚石；专门用于3nm及以下芯片设计的ECAD软件；可用于火箭和高超音速系统的压力增益燃烧技术。

　　前三项技术都与芯片制造有关，但今天先重点说下ECAD软件。

　　ECAD又称EDA电子设计自动化软件，是一种用于设计、分析、优化和验证集成电路的工具，属于工业软件的范畴。

　　出口管制禁令在8月15日正式生效

　　中美科技战至今已四年有余，大家都不约而同的把目光聚焦在，引爆两国科技冲突的半导体领域，也深知半导体产业的角逐直接关系到战争的胜负。但殊不知工业软件的重要性丝毫不亚半导体，更鲜为人知的是，中国在这方面的缺陷比半导体还要大。

　　工业软件的重要性用一句简单的话，就足以深刻地概括：没有工业软件，就没有现代化制造业！

　　比如航空制造，以前生产一架飞机，只需要钢铁、玻璃、引擎、橡胶、无线电通信等十数个产业上百种零部件，它的设计图纸召集几十位行业相关专家通力合作便能手绘完成。

　　现在生产一架飞机涉及整机制造、高升力、液压、起落架、燃油、发动机、航电、飞控、环控、通信导航十大系统五六百万个零部件，光缆线的长度铺开就高达两三百多公里。如此复杂的系统整合，显然不是人脑能够完成的，否则一旦某个数据出错整条产业链从上到下都得推倒重做，所以，越是精密的现代化制造越是依赖工业软件。

　　这一发展历程，在芯片半导体领域体现得淋漓尽致。

　　在没有CAD的年代，手绘图纸是工程师必备的专业技能，图为中国建筑大师梁思成的手绘图

　　半导体刚出来那会儿，晶体管铺设的数量少，工程师都是靠手工完成设计和布线工作的。但随着半导体的制程越来越小而晶体管的数量却在成倍增加，以华为7纳米工艺的麒麟980芯片为例，不到手指甲大小的电路板中，晶体管数量达到690亿颗，这使得手工的容错率越来越低。

　　因此，早在七十年代的时候，ICT的专家们就在尝试，将设计过程融入到自动化的工业软件中，但碍于缺乏基础科学的指导，迟迟没有取得成功。

　　1980年，密歇根大学的电气工程师琳。康维和计算机专家卡弗尔·米德，在其发表的超大规模集成电路系统导论中指出，可以通过编程语言来进行芯片的自动化设计，这彻底解决了电子设计自动化的基础理论限制，以此为标志，EAD迎来大爆发期，并在不到一年的时间内，就进入商业化阶段！

　　经过三十多年的迭新换代与改良，今天的EDA的自动化辅助程序环节，已囊括芯片量产前的所有阶段。

　　主要集中在三个方面：首先是软件和素材库，它能够让芯片上的电路设计图，从原来的手绘变成仅需在键盘上敲出源代码，即可形成工程师想要的样板稿，效率得到空前提高。

　　其次是丰富的IP库，芯片行业的IP严格意义上又称作IP核，它是指集成电路图中具有独立功能的电路模块的成熟设计，其作用在于，以工业流水线和模块化的方式植入到EDA自动化软件中，从而减少设计的工作量和周期。

　　举个比较通俗易懂的例子，以前供应千人吃饭的食堂做菜，盐醋酱油什么的全是自己放的，有时候放多了咸，放少了淡，能被用户接受的成品率低；如今很多食堂学聪明了，自己只管做菜，加味的材料直接用调料包勾兑，分量都有固定值，按说明使用就行了，这样既能有效提高做菜的速度，又能大幅度降低菜品的失败率，一举两得！

　　IP核就在芯片设计中的作用就相当于调料包，如果公司有钱，你当然可以从做菜到佐料的配置全盘自主化，如果缺钱或者想省钱，EDA里面天量的IP核库存能帮助你提升IC设计的效率和成功率。

　　采用IP核模块化设计，是半导体产业界的里程碑事件，它一方面降低了芯片设计的准入门槛，另一方面让IC设计从传统的IDM模式中独立而出，成为产业链上新的分支行业之一。从某种意义上来说，当代半导体五大产业系统以及高通的Fabless的无工厂模式和台积电的Foundry代工厂模式，均要归功于IP核的模块化运用。

　　最后是仿真，这项功能对应的是芯片量产前的最后一步——流片，所谓流片是指设计完成的芯片先生产几十片到一百片以供测试。在流片过程中，IC设计公司会根据数据反馈做相应的调整，直至定型后再交给代工厂量产。

　　而仿真的作用就是利用模拟芯片的全部细节，在EDA上先把流片的环节提前过一遍，哪里有漏洞先补哪里，等EDA的仿真没有毛病后，再实际流片，整套流程走下来有利于节省流片的资金消耗。

　　美国加州大学自动化与控制学院曾经计算过，十年前，一枚系统级芯片Soc的总流片费用在4000万美元左右，假如没有使用EDA软件，则流片费用至少会超过70亿美元！

　　现代IC设计，几百亿晶体管加数百公里长的电路线，手绘完成是绝对不可能的

　　正是由于EDA在芯片设计中展现出的强大辅助力，故而又跟用于制造芯片的光刻机并称为芯片之母！

　　那么，中国的EDA产业发展如何呢？

　　答案是残酷又惭愧的，不论是在工业软件的总市场抑或是EDA的分市场，又或者是EDA下属的子系统市场，我们的表现都不太尽人意。2021年，我国国产高端工业软件在本土的市场份额不足15%，而以法国达索，德国西门子，美国TC为首的欧美公司市场占有率超过85%！

　　同年，在EDA电子自动化设计软件领域，以由Cadence、Synopsys、Mentor为首的美国公司，在全球的市场份额接近90%，在中国的市场份额接近75%。而中国国产企业的本土市场占有率近15%，更别说全球了，我国最大的EDA厂商华大九天，全球市场份额仅1%。

　　这也是为什么即便中国的IC设计已经足以与美国媲美，却仍被不少网友诟病受制于人的根本原因，毕竟你盖房子的地基是美国人的。

　　中国EDA为何会落后至此呢？

　　负责研发国产操作系统的天津麒麟公司总裁孔金珠曾一语道破玄：大规模集成电路先进的设计和生产工艺都来源于美国，没有原生先进工业技术是我国EDA工具无法全能的核心原因。

　　这句话的意思是，中国EDA工具落后的原因不在于EDA企业本身，而在于下游从事芯片的企业。

　　或许会有人觉得是在替EDA企业的不作为甩锅，但说实话，还真不是！

　　人类已知的大部分技术是自下而上的，也就是先易后难顺着推上去，但EDA归属的工业软件系统完全相反，它是自上而下，只有拥有先进的高端工业技术才能拥有先进的工业软件技术。

　　这是因为工业软件属于工业经验累积的结果，欧美的工业软件公司均是在其工业化水平发展到一定的高度后，总结出了大量的产业规律、数据和经验，然后在此基础上进行模块化的软件开发。换句话说，如果没有完整的工业化历程和足够高的工业梯度，就没有完整的工业知识和经验，即使投入再多的钱去开发研究，也压根搞不出什么像样的工业软件。

　　工业软件开发的前提足以证明数据在现代工业中的重要性

　　其实，你如果认真研究欧美工业软件公司的发展史后，就可以发现，这些企业多多少少与当地的高端制造业公司有关联。

　　全球第三大独立软件供应商，德国最大的工业软件公司，也是德国市值最高的公司思爱普，是靠给西门子和宝马等高端制造业企业做软件起家的。

　　法国最大的工业软件公司达索，总公司是欧洲最大的防务企业之一达索重工，该公司不仅有号称第四代战斗机巅峰之作的阵风，还有诸如阿尔斯通、TGV、空客等一干世界顶级工业巨头。

　　美国最大的EDA供应商Cadence楷登电子，合并前的两家公司同样与硅谷有着千丝万缕的联系。而欧洲由于在半导体制造和设计这一块比较拉胯，所以在世界顶级的EDA公司中，只有一家西门子。

　　由此可见，国产高端EDA软件要想突破美国的壁垒，就必须先让国产芯片制造跻身高端领域再回过头来反哺。

　　但问题的关键是，想搞出先进制程的芯片除了要有先进的光刻机之外，还得有先进的EDA电子自动化设计软件。现实是中国并没有，这也就意味着我们高端芯片的设计与研发不得不依赖美国的EDA软件，美国这次把专门用于3nm及以下芯片设计的EDA软件纳入出口管制清单的目的正在于此！

　　从短期来看，美国的禁令对中国影响不大，因为迄今为止中国大陆能够量产的最先进的制造工艺仍是12nm~14nm，而美国列入禁止出口的EDA软件主要用于3nm及以下制程。

　　但从长期来看，摩尔定律已至极限，如果材料始终没取得突破，芯片制程最多在完成1nm的开发后就走不下去了，届时中美芯片竞赛将处于一种美国跑不动而中国虽慢跑但与美国距离越来越近的局面。白宫为此做了两手准备，禁止阿斯麦向中国出口EUV光刻机是左翼牵制，将先进EDA工具列入出口管制是右翼牵制，两翼包抄，中国突围难如登天！

　　最重要的是，EUV光刻机及零部件还能走自下而上的国产化替代路线，而EDA要么是自己有经验自己开发，要么是用别人成熟的技术，中国在高端芯片方面几乎没有任何经验，只能依靠后者，而现在这条路似乎快被堵死了。

　　不过，俗话说得好，只要思想不滑坡，办法总比困难多，比如我们的确只能生产落后的大尺寸芯片，但只要把稀土和硅给管制了，中国做出来的不就是最小的芯片了嘛！

　　中国是礼仪之邦，既讲究礼尚往来，更讲究来而不往非礼也！