華為、英偉達突破芯片大戰(zhàn)界限

據(jù)報道，華為和中國 EDA 公司開發(fā)了一種集成電路（IC）設計自動化平臺，用于生產(chǎn)制程節(jié)點小至 14nm 的半導體芯片。

據(jù)媒體報道，該技術(shù)的評估和測試應于今年完成。

如果測試和評估成功完成，中國可能會朝著克服美國政府對其半導體產(chǎn)業(yè)的制裁邁出一大步。

14nm 是中芯國際使用的最先進的工藝節(jié)點，中芯國際運營著中國最大的半導體代工廠。新的 EDA 工具應涵蓋中國工業(yè)、汽車和消費應用所需的大部分芯片。

新的 EDA 工具，如果像報道的那樣可行，也可能給 EDA 行業(yè)領(lǐng)導者 Synopsys，Cadence Design Systems 和 Siemens EDA（前身為 Mentor Graphics）帶來麻煩，所有這些都位于美國，并受到美國政府對中國出口限制的約束。

這些限制目前只影響他們最先進的技術(shù)，即用于設計從 3nm 開始的全環(huán)柵晶體管的軟件。

Cadence 和 Synopsis 最近在中國的銷售額約占 15%，兩家公司的總銷售額都以兩位數(shù)的速度增長。然而，Synopsys 本財年對投資者的指導假設美國政府的出口管制不會進一步變化，而 Cadence 指出其地理收益組合可能會發(fā)生重大變化。

Mentor Graphics 在被西門子收購后于 2017 年退市，現(xiàn)在是該公司數(shù)字工業(yè)部門的一部分，西門子 EDA 似乎正在與其兩個主要競爭對手保持一致，這三家公司合計占全球 EDA 行業(yè)收入的 75% 左右。

除華為外，從事 EDA 開發(fā)的中國公司還包括 Empyrean Technology，X-Epic，Cellixsoft，Xpedic 等。Empyrean 提供模擬和混合信號 IC，SoC 和平板顯示器（FPD）設計解決方案，是最先進的。

根據(jù) Digitimes 的一份報告，與三星代工合作的 23 家 EDA 公司中有 8 家是中國的，他們通過技術(shù)和有競爭力的價格實現(xiàn)了這一地位。美國人對中國壓低價格以搶占市場份額的擔憂開始成為現(xiàn)實。

中國 EDA 產(chǎn)業(yè)的下一個目標節(jié)點將是 7nm，這是目前該國光刻能力的極限。由于禁止向中國出口 EUV 光刻設備，因此較小節(jié)點的進入壁壘急劇上升。

與此同時，半導體設計和相關(guān)的光刻技術(shù)也在前沿迅速發(fā)展。2022 年 10 月，研究機構(gòu) TrendForce 寫道，如果目前的趨勢繼續(xù)下去，

• 「... 中國在 10nm 以上的工藝中實現(xiàn)半導體自主化并不困難"

• 「致力于 SoC、云計算芯片、GPU 發(fā)展的中國本土 IC 設計人員，為了滿足產(chǎn)品升級的迭代需求，注定要轉(zhuǎn)向更先進的制造工藝，并有望在未來 2-4 年內(nèi)走向 4nm 制造工藝」

• 但美國對 EDA 軟件的限制影響「預計將在 2025 年逐步顯現(xiàn)，不僅推遲了一些中國國內(nèi) IC 設計人員的開發(fā)進度，甚至造成發(fā)展停滯。

隨著華為 14nm EDA 工具的公布，這一預測直接指向下一個戰(zhàn)場。

3 月 21 月，全球領(lǐng)先的 GPU 設計商 Nvidia 宣布推出一個名為 cuLitho 的新軟件庫，為計算半導體光刻技術(shù)帶來加速計算。

CuLitho 使用當前解決方案所需功率的一小部分將光掩模的生產(chǎn)速度提高三到五倍。隨著芯片制造商轉(zhuǎn)向 2nm 及以下制程，它應該會帶來更好的設計規(guī)則，更高的密度和更高的良率。

該技術(shù)是與 Synopsys（全球最大的 EDA 公司）、ASML（EUV 光刻設備的壟斷生產(chǎn)商）和臺積電（世界領(lǐng)先的 IC 代工廠）合作開發(fā)的，歷時 4 年。臺積電計劃從 6 月開始生產(chǎn)。

根據(jù) Techopedia 的定義，軟件庫是一套用于開發(fā)軟件程序和應用程序的數(shù)據(jù)和編程代碼。光刻是在硅晶圓上創(chuàng)建 IC 設計的過程。光掩模是設計模板。

ASML 對計算光刻的解釋如下：

「在平版印刷過程中，光的衍射以及 [晶圓上] 感光層中的物理和化學效應會使機器試圖打印的圖像變形（可以想象這是試圖用寬水彩畫筆畫一條細線）。

「計算光刻使用制造過程的算法模型，使用來自我們機器和測試晶圓的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行校準...... 為了優(yōu)化掃描儀（光刻機）、掩模和工藝，以提高設備的可制造性和產(chǎn)量...

「如果沒有計算光刻技術(shù)，芯片制造商就不可能制造出最新的技術(shù)節(jié)點。

參與 cuLitho 開發(fā)和應用的高層管理人員對這項技術(shù)有這樣的看法：

英偉達首席執(zhí)行官黃仁勛（Jensen Huang）表示：「隨著光刻技術(shù)達到物理極限，英偉達引入 cuLitho 以及與我們的合作伙伴臺積電、ASML 和 Synopsys 的合作，使晶圓廠能夠提高產(chǎn)量，減少碳足跡，并為 2nm 及更高層奠定基礎(chǔ)?！?/p>

臺積電首席執(zhí)行官 CC Wei 博士表示：「cuLitho 團隊通過將昂貴的操作轉(zhuǎn)移到 GPU 上，在加速計算光刻方面取得了令人欽佩的進展，這一發(fā)展為臺積電在芯片制造中更廣泛地部署逆光刻技術(shù)和深度學習等光刻解決方案開辟了新的可能性，為半導體規(guī)模的持續(xù)發(fā)展做出了重要貢獻?！?/p>

ASML 首席執(zhí)行官 Peter Wennink 表示：「我們計劃將對 GPU 的支持集成到我們所有的計算光刻軟件產(chǎn)品中，我們與 NVIDIA 在 GPU 和 cuLitho 上的合作應該會為計算光刻帶來巨大的好處，從而為半導體微縮技術(shù)帶來巨大的好處，在高數(shù)值孔徑極紫外光刻時代尤其如此?！?/p>

Synopsys 首席執(zhí)行官 Aart de Geus 表示，計算光刻，特別是光學接近校正（OPC），正在推動最先進芯片的計算工作負載的界限，通過與我們的合作伙伴 NVIDIA 合作，在 cuLitho 平臺上運行 Synopsys OPC 軟件，我們將時間從幾周縮短到幾天。

光學接近校正可補償由光衍射或過程效應引起的誤差，以提高光刻的精度。ASML 的高數(shù)值孔徑 EUV 光刻系統(tǒng)計劃于 2025 年進行大批量生產(chǎn)。