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氧化鎵（Gallium Oxide，Ga2O3）和金剛石（diamond）

BIS公告稱，氧化鎵和金剛石是可以在更惡劣條件下工作的半導(dǎo)體材料，能承受更高的電壓或更高的溫度，采用這些材料生產(chǎn)出來(lái)的設(shè)備具備更高的軍事潛力。

按照材料性質(zhì)劃分，半導(dǎo)體襯底目前大致可劃分為四代：

第一代以硅（Si）、鍺（Ge），為代表，主要應(yīng)用于低壓、低頻、低功率的部分功率器件、集成電路；

第二代以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）等為代表，被廣泛應(yīng)用于光電子和微電子領(lǐng)域；

第三代以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導(dǎo)體為代表，在介電常數(shù)、導(dǎo)熱率及工作溫度等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，目前已逐步應(yīng)用在5G通信、新能源汽車(chē)、光伏等領(lǐng)域；

氧化鎵、金剛石等被視為第四代半導(dǎo)體材料。

北京科技大學(xué)教授李成明曾介紹，氧化鎵是一種新型超寬禁帶半導(dǎo)體材料，與碳化硅、氮化鎵相比，氧化鎵的禁帶寬度達(dá)到了4.9eV，高于碳化硅的3.25eV和氮化鎵的3.4eV，確保了其抗輻照和抗高溫能力，可以在高低溫、強(qiáng)輻射等極端環(huán)境下保持穩(wěn)定的性質(zhì)；而其高擊穿場(chǎng)強(qiáng)的特性則確保了制備的氧化鎵器件可以在超高電壓下使用，有利于提高載流子收集效率。

從市場(chǎng)調(diào)查公司富士經(jīng)濟(jì)2019年6月對(duì)寬禁帶功率半導(dǎo)體元件的全球市場(chǎng)預(yù)測(cè)來(lái)看，2030年氧化鎵功率元件的市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)達(dá)到1542億日元（約合人民幣92.8億元），這個(gè)市場(chǎng)規(guī)模甚至超過(guò)氮化鎵功率元件的規(guī)模（1085億日元，約合人民幣65.1億元）。

目前，針對(duì)氧化鎵展開(kāi)研究的各大企業(yè)、高校和研究所都對(duì)氧化鎵的性能寄予厚望，但距離真正實(shí)際應(yīng)用還需要解決很多關(guān)鍵的瓶頸問(wèn)題。這種材料研發(fā)上遇到的障礙主要有兩方面，一是大尺寸高質(zhì)量單晶的制作，目前僅有日企研發(fā)出6英寸單晶，但還未實(shí)現(xiàn)批量供貨；二是氧化鎵材料大功率、高效率電子器件還處于實(shí)驗(yàn)室階段的研發(fā)，在大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用方面還有欠缺。

中國(guó)科技部今年已將氧化鎵列入“十四五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”。而美國(guó)目前正從前沿軍事技術(shù)布局的角度大力發(fā)展氧化鎵材料。美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)宇航局，積極尋求與美國(guó)高校和全球企業(yè)合作，開(kāi)發(fā)耐更高電壓、尺寸更小、更耐輻射的氧化鎵功率器件。

需要指出的是，盡管在半導(dǎo)體襯底材料中有代際劃分的說(shuō)法，但并不能籠統(tǒng)地認(rèn)為“后一代優(yōu)于前一代”。第二代、第三代半導(dǎo)體并不能取代第一代半導(dǎo)體，而是根據(jù)不同材料的特性，在不同領(lǐng)域應(yīng)用。

電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（Electronic Computer-Aided Design，ECAD）

ECAD是一類(lèi)用于設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化和驗(yàn)證集成電路或印刷電路板性能的軟件工具。

BIS公告稱，此次被納入管制范圍ECAD軟件，是專門(mén)被用于開(kāi)發(fā)具有全柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (GAAFET) 結(jié)構(gòu)集成電路的軟件。

GAAFET晶體管結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)3nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵。該技術(shù)使生產(chǎn)更快、更節(jié)能、更耐輻射的集成電路成為可能，可以用于推進(jìn)許多商業(yè)和軍事應(yīng)用，包括國(guó)防和通信衛(wèi)星。

今年6月，三星已使用GAAFET技術(shù)量產(chǎn)3nm制程芯片，尚未公布具體客戶名單。而臺(tái)積電已宣布，3nm制程仍將采用FinFET晶體管結(jié)構(gòu)，最早到2nm制程時(shí)才會(huì)使用GAAFET結(jié)構(gòu)。

曾有半導(dǎo)體行業(yè)媒體撰文指出，采用GAAFET晶體管結(jié)構(gòu)制造的芯片，性能有望提升25%，功耗降低50%。而使用FinFET結(jié)構(gòu)，性能和功耗的改善大致都在15%到20%的范圍內(nèi)。但兩種技術(shù)的難度和成本應(yīng)該并不相同。

元達(dá)律師事務(wù)所資深顧問(wèn)詹凱向觀察者網(wǎng)指出，用于開(kāi)發(fā)GAAFET晶體管結(jié)構(gòu)的ECAD軟件將被美國(guó)添加到新的出口管制分類(lèi)編號(hào)3D006下的商業(yè)管制清單（CCL）中。對(duì)于在NS列中帶有“X”的國(guó)家/地區(qū)，出于國(guó)家安全 (NS) 和反恐 (AT) 的原因，這將需要出口許可證，包括中國(guó)也屬于受限國(guó)家。

他認(rèn)為，美國(guó)嚴(yán)格限制EDA領(lǐng)域是比較困難的，因?yàn)檫@將給當(dāng)前已經(jīng)面臨嚴(yán)重不確定性的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大傷害。本次美國(guó)采取的臨時(shí)禁令和之前判斷一致，主要針對(duì)的是“3nm及以下”先進(jìn)制程的ECAD，而不是全產(chǎn)品線和產(chǎn)業(yè)鏈均需要使用的EAD產(chǎn)品。從這個(gè)角度看，美方“小院高墻”的出口管制政策并沒(méi)有改變。

目前，國(guó)內(nèi)已涌現(xiàn)出華大九天、廣立微、概倫電子、芯和半導(dǎo)體等多家EDA廠商。今年6月，被視為國(guó)產(chǎn)EDA龍頭的華大九天在招股書(shū)中披露，該公司目前模擬電路設(shè)計(jì)和數(shù)字電路設(shè)計(jì)EDA工具產(chǎn)品中，部分工具能夠支持5nm先進(jìn)工藝制程，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。但尚未實(shí)現(xiàn)全部工具對(duì)5nm先進(jìn)工藝制程的支持，與國(guó)際頂尖水平存在一定差距。此外，該公司數(shù)字電路設(shè)計(jì)EDA工具尚未實(shí)現(xiàn)全流程的覆蓋，與國(guó)際巨頭也存在一定差距。

圖源：華大九天招股書(shū)（注冊(cè)稿）

壓力增益燃燒技術(shù)（Pressure Gain Combustion，PGC）

BIS公告稱，壓力增益燃燒技術(shù)在陸地和航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力，涉及應(yīng)用包括火箭和高超音速系統(tǒng)等。2020年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院曾把壓力增益燃燒等技術(shù)列入先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)十大優(yōu)先研究領(lǐng)域。該技術(shù)利用多種物理現(xiàn)象，包括共振脈沖燃燒、定容燃燒和爆震，導(dǎo)致穿過(guò)燃燒器的有效壓力上升，而消耗的燃燒量相同，有潛力把燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高10%以上。不過(guò)，BIS目前尚無(wú)法確認(rèn)任何正在生產(chǎn)中的發(fā)動(dòng)機(jī)使用了這項(xiàng)技術(shù)，但已經(jīng)有大量研究指向潛在生產(chǎn)。

根據(jù)BIS公告，對(duì)氧化鎵、金剛石以及壓力增益燃燒技術(shù)的出口管制將自今年8月15日起生效，對(duì)ECAD軟件的出口管制將在自今年8月15日起60天后生效。

楊杰告訴觀察者網(wǎng)，這四項(xiàng)技術(shù)被美國(guó)納入新的出口管制后，美國(guó)政府可能會(huì)設(shè)定新的許可證和要求。而B(niǎo)IS所提到的對(duì)美國(guó)國(guó)家安全造成嚴(yán)重影響，往往是對(duì)美國(guó)的軍事優(yōu)勢(shì)存在一定威脅。未來(lái)也不排除美國(guó)把更多自身掌握一定優(yōu)勢(shì)的新技術(shù)和新物項(xiàng)納入出口管制，從而加強(qiáng)對(duì)中國(guó)的打壓。

他分析指出，美國(guó)的出口管制是針對(duì)不同的物項(xiàng)和不同的最終用戶設(shè)置不同的管制要求。比如同一個(gè)半導(dǎo)體材料，如果向英國(guó)出口可能就不需要特別的許可證，但如果出口到中國(guó)，可能就需要特殊的許可證。甚至也有可能禁止對(duì)華出口，像一些被列入實(shí)體清單的中國(guó)企業(yè)，很可能就無(wú)法拿到許可證。

“對(duì)中國(guó)企業(yè)而言，如果未來(lái)美國(guó)在半導(dǎo)體領(lǐng)域加速與中國(guó)脫鉤，中國(guó)企業(yè)一方面可能要加速去美化，也就是說(shuō)在半導(dǎo)體領(lǐng)域里，要盡量減少對(duì)美國(guó)的依賴。另一方面也要注意，供應(yīng)商中有沒(méi)有受到美國(guó)制裁的企業(yè)，一旦與受到美國(guó)制裁的企業(yè)進(jìn)行相關(guān)交易的話，可能自己也會(huì)受到美國(guó)制裁?！睏罱芊治龇Q。

對(duì)于美國(guó)頻繁動(dòng)用出口管制等手段打壓中企，中國(guó)外交部早就表明過(guò)態(tài)度：美國(guó)動(dòng)用國(guó)家力量，泛化國(guó)家安全，不斷濫用出口管制等措施，對(duì)他國(guó)特定企業(yè)進(jìn)行打壓遏制，這是對(duì)自由貿(mào)易規(guī)則的嚴(yán)重破壞，對(duì)全球產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全的嚴(yán)重威脅，也是對(duì)包括美國(guó)在內(nèi)的各國(guó)人民福祉利益的嚴(yán)重?fù)p害。

盡管在目前的大環(huán)境下，美國(guó)繼續(xù)出手打壓中國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的概率很大，但也有業(yè)內(nèi)人士向觀察者網(wǎng)指出，美國(guó)能夠使用的手段其實(shí)比較有限，不可能像美商務(wù)部長(zhǎng)雷蒙多所說(shuō)的那樣，輕易就能讓某家企業(yè)“關(guān)門(mén)”。

首先，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)離不開(kāi)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的配合。荷蘭光刻機(jī)巨頭阿斯麥就曾直言，如果美國(guó)迫使該公司停止向中國(guó)大陸銷(xiāo)售其主流光刻設(shè)備，全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈將面臨中斷，美國(guó)企業(yè)也將成為受害者。當(dāng)前，半導(dǎo)體制造業(yè)在東亞的聚集，不僅是美國(guó)產(chǎn)業(yè)的選擇，也是全球化資源配置最高效的辦法。

第二，美國(guó)政府試圖重建本土半導(dǎo)體制造業(yè)，不見(jiàn)得符合全部美國(guó)資本的立場(chǎng)，甚至也不符合美國(guó)勞動(dòng)者的立場(chǎng)。特朗普?qǐng)?zhí)政時(shí)期，試圖施壓讓制造業(yè)回流美國(guó)，但他們很難說(shuō)服普通人前往汽車(chē)制造業(yè)、鋼鐵業(yè)以及技術(shù)含量更高的半導(dǎo)體制造業(yè)就業(yè)。一是因?yàn)榘雽?dǎo)體制造需要高強(qiáng)度工作，二是人才培訓(xùn)不可能短期完成。

“美國(guó)的干擾會(huì)一直存在，但具體作用沒(méi)有那么夸張?！鼻笆鰳I(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，半導(dǎo)體對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要做好長(zhǎng)期艱苦奮斗的打算，不能急功近利。

“我認(rèn)為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)并不是人和人的競(jìng)爭(zhēng)，甚至也不是企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)，而是國(guó)家間的競(jìng)爭(zhēng)?！彼赋?，國(guó)內(nèi)政策對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的支持力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有到頭，“比起當(dāng)年對(duì)高鐵、光伏等行業(yè)的支持，政策方面還有很多牌可以出，還有很多工作可以做，中國(guó)半導(dǎo)體未來(lái)還是充滿希望的?！?

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