被美掐脖子 中共砸錢也難推進下代芯片技術

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【大紀元2022年08月17日訊】(大紀元記者宋唐綜合報導)8月12日,美國商務部工業和安全局(BIS)宣布,對符合「新興和基礎技術」標準的四項技術建立新的出口管制:氧化鎵和金剛石、電子電腦輔助設計(ECAD)、壓力增益燃燒(PGC)。

其中最為令人矚目的是ECAD出口禁令,商務部聲明中說:「ECAD軟件被軍事和航空航天國防工業用於設計複雜的集成電路的各種應用中,GAAFET工藝是擴展到3納米及以下技術節點的關鍵。」

商務部負責出口管理的助理部長西婭‧D‧羅茲曼‧肯德勒(Thea D. Rozman Kendler)說,商務部正在保護本次規定中所確定的四項技術,通過多邊機制實施管控,防止其被邪惡最終使用。

什麼是EDA?

ECAD或稱為EDA,即電子設計自動化(Electronic design automation),是芯片設計必不可缺的一個軟件工具,涵蓋了功能設計、布線、驗證等環節。

根據大陸行業報告《2022中國EDA行業概覽》,EDA屬於集成電路產業鏈的上游,是芯片生產的第一環,門檻高、難度大,不存在替代品,沒有EDA就沒有現代芯片產業。

有專家估計,如果設計一款5nm芯片產品,使用EDA軟件成本為4,000萬美元左右;如果不用EDA,成本可能高達77億美元。

目前,這個行業市場高度集中,Synopsys(新思科技)、Cadence(鏗騰電子)、Mentor Graphics(明導國際,2016年被德國西門子收購),國際三大巨頭控制著80%以上的市場。

集成電路晶體管數量每18個月就會增加一倍,不同的製程階段,有不同的EDA工具,22納米至5納米製程,主流工藝架構是FinFET。GAA屬於下一代芯片工藝,是2納米製程以下的主流工藝架構。

美國商務部工業和安全局宣布從8月15日開始,將金剛石、氧化鎵兩種半導體材料、用於3奈米以下半導體EDA軟件、壓力增益燃燒技術加入到商業出口管制清單。圖為美國商務部長吉娜‧雷蒙多。(Jemal Countess/UPI/Bloomberg via Getty Images)

三大巨頭產品都支持的最先進工藝,能達到2nm(納米),而中國國內華大九天僅一款產品支持5nm,思爾芯的EDA產品僅支持10nm製程,其它僅支持28nm製程,與國際工藝相差甚遠。

根據美國科技新聞網站Protocol的信息,在最近提交給美國證券交易委員會的季度文件中,Cadence第二財季有13%的收入來自中國,Synopsys有17%的收入來自中國。但這些文件中並沒有說明Cadence或Synopsys的收入中,有多少來自GAA工藝軟件。

有分析認為,由於中國公司還在突破5納米和7納米製程,美國斷供EDA短期之內對中國影響不大。目前,涉及GAA工藝進行芯片生產的,主要是三星和台積電,當這兩家公司與中國公司在GAA工藝上進行商業合作,就會受到限制。

限制中共研發下一代芯片技術

美國GAA工藝的EDA出口禁令,主要是限制中共發展下一代芯片技術的能力,同時擴大中國芯片行業與國際之間的差距。

因為最新的GAA工藝EDA軟件,一方面能夠提高計算能力,一方面能降低能耗,是所有芯片製造商無法繞過的一個門檻,對廠家之間的競爭非常關鍵,能夠擴大台積電或英特爾等廠家的競爭優勢。

美國EDA出口禁令在中國大陸引起了廣泛討論,有評論認為:「美國該政策限制就是3nm以下研發設計軟件的售賣,不僅從光刻機製造和交付上,也從設計源頭上對中國自主芯片設計生產進行封殺。」

戰略與國際研究中心(CSIS)的高級顧問威廉‧萊因施(William Reinsch)告訴Protocol說:「(中國)正在談論的(芯片自主),確實是對美國技術優勢的一種直接挑戰。我認為拜登想出了應對這種挑戰的最好辦法是跑得更快,這是方程式中更重要的部分。但在國際政治和經濟方面,沿途絆倒他們是可以的。」

一位Nvidia設計專家對《南華早報》表示,「與全球同行相比,中國在EDA軟件方面有很大的差距,Synopsys和Cadence已經花了至少30年的時間,建立他們在這個領域的專業知識,中國在短期內趕超的可能性很小。」

這也是美國對中共技術限制的一次重大升級,到目前為止,這些限制主要集中在芯片製造設備上。

比如,不久前設備製造商KLA和Lam Research透漏,已接到美國商務部的通知,美國正在擴大向中國出售能夠進行14納米製造邏輯芯片工具的禁令。

8月9日拜登簽署的《2022年芯片和科技法案》(CHIPS and Science Act),芯片公司若獲得美國政府補助,未來10年將不能擴大在中國或其它受關注國家的先進芯片生產。

2022年8月9日,總額高達2,800億美元的《芯片與科學法案》經拜登簽署生效,為美國國內半導體行業提供巨額資金的激勵措施,並資助科學研究。(Chip Somodevilla/Getty Images)

美國安全和新興技術中心(CSET)2021年發布的一份《確保半導體供應鏈的安全》(Securing Semiconductor Supply Chains)報告,報告說:先進的芯片業產業鏈一直掌握在美國及其少數民主盟友手裡,中(共)國歷來被排除在外。中(共)國一旦成功製造出最先進的芯片能力,會給美國和國際秩序的安全帶來風險,中(共)國可能會以危險和破壞穩定的方式,使用這些技術(如啟動軍備競賽)或侵犯人權和民主價值觀(如加強監控和其它專制主義友好技術)。

在CSET報告中,詳細描述了減緩中(共)國發展先進芯片的「卡脖子點」,報告共設立了3個目標(減緩中共建造芯片廠、減緩中共提高芯片設計能力、控制芯片)和8項措施(控制先進的光刻機、芯片材料、芯片設計EDA、芯片出口等),這些工具可以進行自由組合,確保中(共)國無法建立起能夠抗衡西方的本土芯片能力,而美國和民主盟友能夠加強這種能力。

中共即便砸錢 也難建立本土芯片產業鏈

中共在全球範圍內從事著不公平競爭和反自由市場行動,以及利用軍民融合戰略加強軍事能力,美國只能依靠國家安全工具來捍衛自身利益。

這些不公平競爭包括:在美國的研發機構中安插代理人,以最低的成本和風險獲得早期研究,通過網攻、派遣和招募間諜,全方位對西方國家的技術和商業機密進行盜竊等等。

中國社會科學院的喬海曙(Qiaohai Shu)解釋了這一戰略背後的邏輯,他寫道:「創新是費時、費力、有風險的……但當涉及到技術應用時,超越的機會成本很低,成功的機會很高。」

美國的一系列政策工具,除了遏制中共發展軍事能力外,實際上也是在結束這種寄生關係,逼迫中共自主研發,在基礎研究方面進行更多的投資。

但先進芯片供應鏈是世界上最複雜和全球化的供應鏈,匯集世界各地的資源和人才庫來維持創新。將生產先進芯片的整個供應鏈本土化,對任何國家,包括美國來說都是非常困難和昂貴的。

中共近年來在芯片行業砸下規模以萬億計的資金,但所有投入的錢都打了水漂。圖為2021年3月,江蘇省南通市一家半導體工廠製作芯片。(STR/AFP)

弗吉尼亞州拉德福德大學助理教授科利爾(Zachary Collier)對CNN表示:「這真的是一個巨大的網絡,無論各國如何努力使生產本地化,一定程度的相互依賴是不可避免的,它是全球性的,不管是哪種方式。」

美國及其盟友日本、荷蘭、台灣、韓國、英國和德國,在生產這些芯片所需的供應鏈的幾乎每一步都具有競爭優勢。但中共反普世價值的共產主義意識形態,使得其不可能與民主國家建立信任關係。

彭博社報導,要想成為半導體的領導者,光有錢是不夠的,還要在業內同行之間建立信任,能夠自由合作。台積電和三星都沒有以獨立自主的態度成為領導者,他們嚴重依賴設備、軟件和材料的外國供應商,不是追求技術獨立。

報導說,如果中國(中共)的目標是建立自己的實力並將自己與世界隔絕開來,那麼它將在生產先進芯片方面失敗,但會在國內大肆宣揚芯片已經獨立自主。

責任編輯:林妍#

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