images
25/08/2022 05:26 pm

Sau máy quang khắc, phần mềm EDA là cuộc chiến tiếp theo trên mặt trận bán dẫn giữa Mỹ và Trung Quốc

Nguồn: tinhte

Trong một văn bản được Sở công nghiệp và an ninh thuộc Bộ thương mại Hoa Kỳ công bố hôm 12 tháng 8 về kiểm soát xuất khẩu đa phương về công nghệ sản xuất bán dẫn tiên tiến và động cơ turbine khí , nước này đang muốn chặn khả năng tiếp cận các công cụ EDA - phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử , của Trung Quốc và hơn 150 quốc gia khác - cơ bản là những quốc gia không phải đồng minh của Hoa Kỳ.

Trong một văn bản được Sở công nghiệp và an ninh thuộc Bộ thương mại Hoa Kỳ công bố hôm 12 tháng 8 về kiểm soát xuất khẩu đa phương về công nghệ sản xuất bán dẫn tiên tiến và động cơ turbine khí, nước này đang muốn chặn khả năng tiếp cận các công cụ EDA - phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử, của Trung Quốc và hơn 150 quốc gia khác - cơ bản là những quốc gia không phải đồng minh của Hoa Kỳ. Nếu muốn, các quốc gia này phải xin giấy phép đặc biệt.

Vào thập niên 70, những con chip được thiết kế bằng bản vẽ tay và điều này khả thi khi mà số lượng bóng bán dẫn chỉ mới ở hàng vài nghìn. Giờ đây những con chip có đến hàng trăm tỉ bóng bán dẫn, thế nên chúng chỉ có thể được thiết kế nhờ vào các phần mềm tự động hóa EDA. EDA là một danh mục các công cụ giúp những kỹ sư điện tử thiết kế và phát triển những con chip phức tạp. Phần mềm EDA là một mảng rất nhỏ nhưng tối quan trọng trong chuỗi cung ứng bán dẫn. Chúng được cung cấp chủ yếu bởi 3 hãng, đều của phương Tây và điều này cho Mỹ cơ hội để kiểm soát, tương tự như cách nước này đã làm với máy quang khắc - thứ được sản xuất bởi ASML của Hà Lan.

Vai trò của phần mềm EDA:

025 EDA software.jpg
Phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử (EDA hay ECAD) là phần mềm chuyên dụng được dùng trong sản xuất chip. Nó phức tạp hơn CAD khi có thể hỗ trợ xử lý hàng tỉ bóng bán dẫn cực nhỏ trên một bảng mạch tích hợp. Và thay vì sử dụng 1 phần mềm thì các kỹ sư điện tử sẽ sử dụng nhiều mô-đun phần mềm khác nhau để thiết kế chip tùy theo giai đoạn như thiết kế logic, debug, bố trí linh kiện, bản đồ mạch, tối ưu hóa thời gian và mức tiêu thụ điện năng, chuẩn hóa … Chip ngày nay rất phức tạp nên mỗi bước sẽ cần một công cụ riêng.

Quảng cáo


Thị trường phần mềm EDA có giá trị khoảng 10 tỉ đô vào năm 2021, chỉ chiếm 1 phần nhỏ trong tổng giá trị 595 tỉ đô của thị trường bán dẫn nhưng chức năng của nó rất đặc biệt. Hệ sinh thái bán dẫn hiện tại có thể ví như một hình tam giác. Theo Mike Demler - một nhà cố vấn làm việc trong lĩnh vực thiết kế chip và EDA trong hơn 40 thì một góc của hình tam giác này là foundry hay các nhà sản xuất bán dẫn như TSMC, một góc sẽ là các công ty sở hữu sáng chế như ARM và góc cuối cùng là các công cụ EDA. Chuỗi cung ứng bán dẫn sẽ không thể vận hành nếu thiếu đi 1 trong 3 góc này.

025 Chip prototype.jpg
Các công cụ EDA không chỉ quan trọng đối với các công ty thiết kế chip mà nó còn được các công ty sản xuất chip dùng để phê chuẩn thiết kế, đánh giá khả năng sản xuất của chip. Nhà sản xuất chip không làm một con chip mẫu duy nhất mà mỗi lần họ sẽ sản xuất hàng trăm con trên cùng một tấm wafer, quy trình này cũng mất vài tháng. Nếu chip có lỗi nhưng không được phát hiện, số chip mẫu sản xuất được coi như bỏ phí.

Thị trường phần mềm EDA được thống trị bởi 3 hãng gồm Cadence, Synopsys đều của Mỹ và Mentor Graphics (trước của Mỹ nhưng đã được bán lại cho Siemens, Đức vào năm 2017). 3 hãng chiếm 70% thị trường EDA toàn cầu và vị thế thống trị của 3 hãng này mạnh đến nỗi một số công ty khởi nghiệp tạo ra công cụ EDA đánh vào các phân khúc hẹp nhưng sau cùng bán mình cho 1 trong 3 công ty trên, từ đó càng khiến 3 công ty trở nên độc quyền.

Tác động lớn của các công ty Mỹ trong lĩnh vực EDA khiến chính phủ Mỹ dễ dàng siết chặt khả năng tiếp cận của Trung Quốc. Trong thông báo mới nhất, Mỹ sẽ bổ sung một số công cụ EDA nhất định vào danh sách các công nghệ bị cấm xuất khẩu đồng thời phối hợp với 41 quốc gia khác bao gồm cả Đức để thực hiện các biện pháp hạn chế này.

025 GAAFET.jpg
Những công cụ bị hạn chế bao gồm công cụ được dùng để thiết kế bán dẫn hiệu ứng trường, cổng bọc xung quanh kênh GAAFET - đây là kiến trúc bán dẫn tiên tiến nhất hiện tại, đóng vai trò then chốt để tạo ra các loại chip mới nhất hiện tại cũng như trong tương lai. Bộ thương mại Hoa Kỳ vẫn đang trưng cầu ý kiến của cộng đồng để xác định phần mềm EDA nào được dùng nhiều nhất trong thiết kế bán dẫn GAAFET để đưa vào danh sách cấm.

Trung Quốc sẽ bị ảnh hưởng ra sao?


025 Synopsys software.jpg
Về ngắn hạn, Trung Quốc sẽ không bị ảnh hưởng đáng kể bởi các công ty sản xuất bán dẫn của nước này vẫn chưa đạt được trình độ sản xuất các loại chip tiên tiến cần đến thiết kế GAAFET. Tuy nhiên, lệnh cấm sẽ khiến những công ty thiết kế chip Trung Quốc không được tiếp cận các công cụ tối tân nhất và qua thời gian, ngành bán dẫn nước này sẽ bị tụt hậu.

Quảng cáo


Tuy nhiên, khác với việc cấm xuất khẩu các phần cứng cồng kềnh như máy quang khắc vốn có thể truy vết thì phần mềm EDA lại là một thứ được phát hành trực tuyến và nó có thể bị đánh cắp, khó truy vết hơn. Những công ty Trung Quốc có thể tiếp tục sử dụng các bản sao phần mềm EDA đã mua hoặc tìm cách bẻ khóa bản quyền hay mua từ chợ đen. Điều này khiến các lệnh kiểm soát khó phát huy hiệu quả.

Sự chuẩn bị của Trung Quốc


025 EDA market.jpg
Trung Quốc đang dần nhận ra nước này cần phát triển các phần mềm thay thế. Theo kế hoạch 5 năm lần thứ 4 về phát triển kinh tế và xã hội quốc gia của Trung Quốc, đề cương tầm nhìn cho năm 2035 thì EDA được liệt kê là công nghệ tiên tiến hàng đầu mà ngành bán dẫn Trung Quốc cần phải tạo ra sự đột phá. Điều này có nghĩa nhiều nguồn lực chính phủ sẽ được đưa vào hoạt động nghiên cứu và phát triển EDA trong đó bao gồm cả quỹ đầu tư bán dẫn do chính phủ Trung Quốc hậu thuẫn. Quỹ này đã được dùng để hỗ trợ cho công ty phát triển phần mềm EDA là Huada Empyrean vào năm 2018.

Huada Empyrean hiện là công ty hàng đầu của Trung Quốc trên thị trường phần mềm EDA nội địa nhưng chỉ mới chiếm khoảng 6% thị trường EDA của Trung Quốc. Dù những người sáng lập Huada Empyrean đều có gần 40 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế EDA nhưng những gì Huda Empyrean đang cung cấp chỉ có thể thay thế một phần nhỏ những gì phần mềm của Mỹ cung cấp.

Bên cạnh Huada Empyrean, phần mềm EDA cũng đang được phát triển bởi nhiều công ty khởi nghiệp trong nước. Những công ty này đa phần được thành lập bởi những cựu nhân viên của Cadence hay Synopsys tại Trung Quốc, chẳng hạn như X-Epic hay Hejian Industrial Software. Theo Douglas Fuller - phó giáo sư tại trường dại học kinh tế Copenhagen thì những công ty khởi nghiệp có lợi thế về kinh nghiệm quốc tế và "về lâu dài, nếu tập hợp lại thì họ có thể thay thế tốt cho Huda Empyrean."

Thế khó của Trung Quốc đối với phần mềm công nghiệp


025 EDA software 1.jpeg

Quảng cáo


Theo Xiaomeng Lu từ công ty tư vấn Eurasia Group: "Phần mềm sử dụng trong công nghiệp hay dành cho người dùng doanh nghiệp lại là một nhược điểm của Trung Quốc dù nước này có ngành công nghiệp phần mềm lớn và sôi động. Trong suốt một thời gian dài, các nhà hoạch định chính sách của Trung Quốc đã không nhận ra phần mềm EDA là nút thắt cổ chai thật sự."

EDA là một lĩnh vực mà người ta phải mất nhiều thập kỷ và tiêu tốn hàng tỷ đô đầu tư để đạt được những tiến bộ nghiên cứu đáng kể. Thêm vào đó, con người cũng là một yếu tố cốt lõi. EDA là một ngành hẹp và các công ty Trung Quốc lâu nay đã gặp không ít khó khăn khi chiêu mộ các kỹ sư được đào tạo để thiết kế công cụ EDA.

Nhìn chung, lệnh kiểm soát xuất khẩu mới đối với phần mềm EDA trước mắt chưa tác động đến Trung Quốc bởi Trung Quốc vẫn chưa sử dụng đến thiết kế bán dẫn GAAFET tiên tiến. Tuy nhiên, các lệnh kiểm soát xuất khẩu nói chung đều không được các công ty trong lĩnh vực bán dẫn ủng hộ. Các công ty cung cấp phần mềm EDA sẽ bị sụt giảm doanh thu do không thể bán bản quyền hay dịch vụ cho các công ty Trung Quốc. Điều này cũng gây ảnh hưởng đến nhiều công ty khác trong chuỗi cung ứng bán dẫn.

Theo: Technology Reviews

Bài viết liên quan