Tất tật về phần mềm thiết kế chip EDA, mặt trận mới trong cuộc đối đầu công nghệ Mỹ-Trung

Thời những con chip máy tính được thiết kế bằng tay đã qua lâu rồi. Đó là lúc mỗi con chip chỉ chứa vài nghìn bóng bán dẫn trong những năm 70 của thế kỷ trước, giờ đây chúng hoàn toàn có thể chứa đến hàng trăm tỷ bóng bán dẫn, khiến việc thiết kế chip bằng tay trở nên bất khả thi. Đó là nguyên do cần đến những ứng dụng tự động hóa thiết kế điện tử ( Electronic Design Automation hay EDA software ) .Không chỉ là một ứng dụng đơn thuần, nó là một tập hợp những công cụ giúp những kỹ sư thiết kế và tăng trưởng những con chip ngày càng phức tạp hơn .Giờ đây bộ ứng dụng này đang trở thành mặt trận mới nhất trong cuộc chạy đua công nghệ tiên tiến giữa Trung Quốc và Mỹ. Ngày 12 tháng 8 vừa mới qua, Bộ Thương mại Mỹ công bố lệnh trấn áp xuất khẩu đa phương so với những công cụ ứng dụng EDA, nhằm mục đích ngăn Trung Quốc và hơn 150 vương quốc khác được tiếp cận chúng mà không có những giấy phép đặc biệt quan trọng .

Vào những năm 70, khi mỗi con chip chỉ chứa vài nghìn bóng bán dẫn, các kỹ sư vẫn có thể thiết kế chip bằng tay và phân tích nó trên các tấm phim chụp này. (Ảnh chụp năm 1979)

Bạn đang đọc: Tất tật về phần mềm thiết kế chip EDA, mặt trận mới trong cuộc đối đầu công nghệ Mỹ-Trung

Chỉ chiếm một phần nhỏ trong chuỗi đáp ứng, nhưng ứng dụng EDA lại không hề thiếu để tạo nên những con chip ngày này. Và hầu hết thị trường này được trấn áp bởi 3 công ty Phương Tây. Điều đó mang lại cho Mỹ một lợi thế can đảm và mạnh mẽ – tựa như như việc hạn chế tiếp cận so với những máy quang khắc trong sản xuất chip .Tại sao ứng dụng EDA này lại quan trọng đến thế và liệu Trung Quốc hoàn toàn có thể tăng trưởng một giải pháp thay thế sửa chữa hay không ?

Phần mềm EDA là gì?

Phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử là một ứng dụng chuyên được dùng trong sản xuất chip. Nó giống như ứng dụng CAD mà những nhà kiến trúc thường sử dụng – ngoại trừ việc nó phức tạp hơn, khi nó phải giải quyết và xử lý hàng tỷ bóng bán dẫn cực nhỏ trên một mạch tích hợp .Không có một ứng dụng đơn lẻ nào được xem như kẻ thống trị tốt nhất trên thị trường. Thay vào đó, một loạt những module ứng dụng thường được sử dụng trong hàng loạt quy trình tiến độ thiết kế : thiết kế logic, sửa lỗi, sắp xếp những thành phần, đi dây, tối ưu thời hạn và tiêu thụ nguồn năng lượng, xác định bản quyền và nhiều điều khác nữa. Vì những con chip thời nay đã trở nên quá phức tạp, mỗi bước lại cần một công cụ ứng dụng khác nhau .

Phần mềm EDA quan trọng như thế nào đối với việc sản xuất chip?

Cho dù thị trường ứng dụng EDA toàn thế giới chỉ có giá trị khoảng chừng 10 tỷ USD trong năm 2021 – chiếm một phần rất nhỏ trong hàng loạt thị trường bán dẫn toàn thế giới trị giá 595 tỷ USD lúc bấy giờ – nó lại đặc biệt quan trọng quan trọng so với hàng loạt chuỗi đáp ứng . Ảnh chụp màn hình hiển thị ứng dụng EDA MAX_3D dành cho thiết kế chipTheo Mike Demler, người có hơn 40 năm thao tác trong nghành thiết kế chip và EDA cho biết, hoàn toàn có thể xem hàng loạt hệ sinh thái ngành bán dẫn như tam giác khổng lồ. Một góc là những hãng đúc chip, những công ty như TSMC, một góc khác là những công ty chiếm hữu những bản quyền trí tuệ như ARM, làm ra và bán những thiết kế chip hoàn toàn có thể tái sử dụng và góc ở đầu cuối là những công cụ EDA. Cả ba cùng nhau bảo vệ chuỗi đáp ứng được quản lý và vận hành trơn tru cho toàn ngành bán dẫn .Tưởng chừng những ứng dụng EDA chỉ quan trọng so với những hãng thiết kế chip, nhưng ngay cả những đơn vị sản xuất chip cũng cần đến chúng để xác định xem một thiết kế hoàn toàn có thể sản xuất được hay không. Các hãng đúc chip không có cách nào chỉ sản xuất thử một hai con chip đơn lẻ làm mẫu được – họ phải góp vốn đầu tư nhiều tháng cho việc sản xuất thử và mỗi lần hàng trăm con chip sẽ được sản xuất. Đó sẽ là một sự tiêu tốn lãng phí kinh khủng nếu trong thiết kế có lỗi nào đó. Vì vậy, những đơn vị sản xuất chip cũng cần một loại ứng dụng EDA đặc biệt quan trọng để xác nhận những thiết kế này .

Sự thống trị của người Mỹ đối với phần mềm EDA

Hiện tại chỉ có một vài công ty bán ứng dụng cho từng bước của quá trình sản xuất chip và họ đã thống trị thị trường này từ nhiều thập kỷ nay. Ba công ty số 1 trong nghành nghề dịch vụ này – gồm có Cadence ( Mỹ ), Synopsys ( Mỹ ) và Mentor Graphics ( của Mỹ những đã được hãng Siemens của Đức mua lại năm 2017 ) – trấn áp đến 70 % thị trường EDA toàn thế giới .Sự thống trị của họ lớn đến mức những startup về EDA khi nổi lên nhắm vào một thị trường ngách nào đó sẽ thường bán mình cho một trong ba công ty lớn này, củng cố hơn nữa vị thế độc quyền của họ .

Xem thêm: Những tác dụng của quần lót nam iBasic mà không phải chàng nào cũng biết!

Sự thống trị của những công ty Mỹ khiến chính phủ nước nhà Mỹ thuận tiện siết chặt quyền tiếp cận của những công ty Trung Quốc. Những ứng dụng bị hạn chế là những công cụ được sử dụng cho thiết kế chip kiến trúc GAAFET ( gate-all-around field-effect transistor : bóng bán dẫn với cực cổng bao quanh ). Đây được xem là kiến trúc mạch tiên tiến và phát triển nhất lúc bấy giờ, đặc biệt quan trọng quan trọng so với việc tạo ra những chip mới nhất lúc bấy giờ cũng như trong tương lai .Mới đây nhất, chính phủ nước nhà Anh cũng vừa chặn một thương vụ làm ăn tóm gọn hãng cung ứng ứng dụng EDA của Anh có tên Pulsic, khi phát hiện ra người mua là công ty ứng dụng thiết kế bán dẫn Super Orange HK Holding hóa ra lại có quan hệ với quỹ Phát triển Công nghệ Bán dẫn của Trung Quốc .

Trung Quốc sẽ bị ảnh hưởng như thế nào?

Trong thời gian ngắn, Trung Quốc sẽ không bị tác động ảnh hưởng nặng nề bởi lệnh cấm này chính do những hãng đúc chip Trung Quốc cũng không đủ tiên tiến và phát triển để tạo ra những con chip văn minh dùng cấu trúc GAAFET. Nhưng trong dài hạn, điều này cũng có nghĩa những công ty thiết kế chip Trung Quốc không hề tiếp cận được những công cụ tiên tiến và phát triển nhất và theo thời hạn, rất hoàn toàn có thể họ sẽ bị tụt lại phía sau .Ngoài ra không giống như so với lệnh cấm xuất khẩu máy quang khắc, việc chặn xuất khẩu ứng dụng khó khăn vất vả hơn nhiều khi chúng được phân phối trực tuyến và hoàn toàn có thể bị vi phạm bản quyền. Ngoài ra những công ty Trung Quốc cũng hoàn toàn có thể liên tục sử dụng ứng dụng EDA mà họ đã mua hoặc mua lại chúng trải qua những tổ chức triển khai trung gian. Điều đó khiến khó Dự kiến mức độ hiệu suất cao của lệnh cấm vận này .Hình ảnh kiết xuất 3D của một cell tiêu chuẩn trong con chip với 3 lớp sắt kẽm kim loại được liên kết với nhau .

Trung Quốc có đang phát triển công cụ EDA?

Trung Quốc cũng đã nhận ra sự thiết yếu phải tăng trưởng giải pháp sửa chữa thay thế. Trong kế hoạch 5 năm lần thứ nhất gần đây. EDA được xem như công nghệ tiên tiến tiên tiến và phát triển số 1 trong nghành nghề dịch vụ bán dẫn mà Trung Quốc phải tạo nâng tầm. Điều này có nghĩa những công ty tăng trưởng EDA của Trung Quốc như Huada Empyrean sẽ nhận được nhiều vốn góp vốn đầu tư hơn từ chính phủ nước nhà .Bắt đầu điều tra và nghiên cứu về EDA từ những năm 1980, Huada Empyrean là công ty số 1 Trung Quốc về ứng dụng EDA, nhưng hiện họ chỉ chiếm khoảng chừng 6 % thị trường trong nước. Công ty cũng chưa thể tăng trưởng hàng loạt tiến trình thiết kế, nghĩa là mẫu sản phẩm của họ chỉ hoàn toàn có thể thay thế sửa chữa một phần nhỏ trong số những công cụ của công ty Mỹ .Nhiều startup khác của Trung Quốc cũng đang cố gắng nỗ lực lấp đầy khoảng trống này, hầu hết là do những cựu nhân viên cấp dưới người Trung Quốc của Candence hoặc Synopsys chỉ huy – ví dụ như X-Epic và Hẹian Industrial Software. Theo giáo sư Douglas Fuller của Trường Kinh doanh Copenhagen, những startup này, với nhiều kinh nghiệm tay nghề quốc tế hơn hoàn toàn có thể trở thành sự sửa chữa thay thế tốt hơn cho Huada Empyrean .Khi kiến trúc GAAFET được vận dụng cho những chip từ 3 nm trở xuống, những ứng dụng EDA là thành phần không hề thiếu để thiết kế nên những con chip này .

Trung Quốc có gặp khó khăn khi muốn thay thế phần mềm EDA?

Trung Quốc có một ngành công nghiệp phần mềm sôi động, nơi sản sinh ra các ứng dụng internet nổi tiếng thé giới như WeChat của Tencent và Alipay của Alibaba. Nhưng theo Xiaomeng Lu, nhà phân tích của hãng Eurasia Group: “Nhưng đối với phần mềm dành cho doanh nghiệp, sử dụng trong công nghiệp ư? Đây là nhược điểm của Trung Quốc. Trong một thời gian dài, các nhà hoạch định chính sách công nghiệp của Trung Quốc không nhận ra rằng (phần mềm EDA) chính là nút thắt thực sự.”

Xem thêm: Căn cước công dân gắn chip được đề xuất chỉnh sửa

Đó là nghành nghề dịch vụ cần hàng chục năm tăng trưởng và hàng tỷ USD góp vốn đầu tư để đạt được những tân tiến đáng kể. Vì vậy ngay cả khi những công ty Trung Quốc muốn bắt kịp đối thủ cạnh tranh Mỹ, sẽ mất một thời hạn dài trước khi họ đạt được văn minh nào .Một yếu tố quan trọng là những năng lực. Phát triển công cụ ứng dụng EDA là một nghành nghề dịch vụ rất hẹp và những công ty Trung Quốc thường phải vật lộn trong việc lôi cuốn những kỹ sư được huấn luyện và đào tạo về EDA, thường chỉ chiếm một số lượng rất nhỏ .

Tham khảo SCMP, Technologyreview, Bloomberg

Source: https://thomaygiat.com
Category : Máy Tính