Gli Stati Uniti limitano l’esportazione di software EDA. Di cosa si tratta e che effetto avrà sulla Cina?
I giorni in cui i chip per computer venivano progettati a mano sono ormai lontani. Se negli anni ’70 i chip contenevano migliaia di transistor, oggi ne hanno più di cento miliardi ed è impossibile seguire questi progetti manualmente.
Ecco dunque i software EDA (Electronic Design Automation). Si tratta una categoria di strumenti che aiutano gli ingegneri elettriconici a progettare e sviluppare chip sempre più complessi.
Questo software rappresenta ora il più recente fronte di battaglia nella guerra commerciale tecnologica tra Cina e Stati Uniti. Lo scorso 12 agosto, il Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti ha annunciato l’avvio di controlli multilaterali delle esportazioni su alcuni strumenti EDA che impediranno alla Cina e più di 150 altri paesi (non alleati con gli Stati Uniti), di accedervi senza licenze concesse in modo speciali.
I software EDA sono una piccola, ma potente componente della catena di fornitura dei semiconduttori per lo più controllati da tre società occidentali. Si tratta di una potente leva in mano agli Stati Uniti, paragonabile al limite già imposto sull’accesso alle macchine litografiche, altro strumento cruciale per la produzione di chip.
Allora, come è possibile che l’industria sia diventata così incentrata sugli americani e perché la Cina non può semplicemente sviluppare il proprio software alternativo?
Cos’è un EDA?
I software di Electronic Design Automation (noti anche come progettazione assistita da computer elettronica o ECAD) sono studiati in maniera specifica per la produzione di chip. Si potrebbero paragonare al software CAD utilizzato dagli architetti, solo più sofisticati, in quanto progettano miliardi di minuscoli transistor su un circuito integrato.
JON NEAL/WIKIMEDIA COMMONS
Non esiste un unico programma software che domina il settore. Più comunemente, l’intero flusso di progettazione prevede l’utilizzo di una serie di moduli software: progettazione logica, debugging, posizionamento dei componenti, instradamento dei cavi, ottimizzazione del tempo e del consumo energetico, verifica e altro ancora. Data la complessità dei chip moderni, ogni passaggio richiede uno strumento software diverso.
Quanto è importante l’EDA per la produzione di chip?
Sebbene il valore globale del mercato dell’EDA sia stato valutato nel 2021 a non più di $10 miliardi circa, è fondamentale per la catena di approvvigionamento del mercato dei semiconduttori nel suo insieme, con un valore pari a $595 miliardi.
Si può immaginare l’ecosistema moderno dei semiconduttori come un triangolo, spiega Mike Demler, un consulente che opera nel settore della progettazione di chip e dell’EDA da oltre 40 anni. Su un angolo ci sono le fonderie, o produttori di chip come TSMC; su un altro angolo ci sono società di proprietà intellettuale come ARM, che producono e vendono unità di design o layout riutilizzabili; e al terzo angolo ci sono gli strumenti EDA. Tutti e tre insieme assicurano che la catena di approvvigionamento si muova senza intoppi.
Dal nome, può sembrare che gli strumenti EDA siano importanti solo per le aziende di progettazione di chip, ma il loro utilizzo si estende ai produttori di chip quando devono verificare la fattibilità di un progetto prima di dare il via alla produzione.
Una fonderia non può produrre un singolo chip come prototipo; serve investire mesi di tempo per produrre non meno di centinaia di chip alla volta. Scoprire eventuali difetti a produzione avvenuta sarebbe uno spreco inaccettabile. La convalida di ogni nuovo progetto viene testata in anticipo grazie ad un particolare strumento EDA.
Quali sono le aziende leader nel settore EDA?
Solo poche aziende vendono software per ogni fase del processo di produzione di chip e dominano questo mercato da decenni. Le prime tre società — Cadence (americana), Synopsys (americana) e Mentor Graphics (americana ma acquisita dalla società tedesca Siemens nel 2017) — controllano circa il 70% del mercato globale dell’EDA. Il loro predominio è così forte che molte startup EDA si specializzano in un uso di nicchia per poi essere vendute a una di queste tre società, cementando ulteriormente l’oligopolio.
Cosa sta facendo il governo degli Stati Uniti per limitare le esportazioni EDA in Cina?
L’enorme influenza delle società statunitensi sull’industria EDA rende facile per il governo degli Stati Uniti limitarvi l’accesso alla Cina. Nel suo ultimo annuncio, il governo statunitense ha promesso di aggiungere alcuni strumenti EDA al suo elenco di tecnologie vietate dall’esportazione. Gli Stati Uniti si coordineranno con altri 41 paesi, inclusa la Germania, per attuare queste restrizioni.
Gli strumenti presi in considerazione dal nuovo annuncio sono quelli utilizzati per l’architettura GAAFET (transistor ad effetto di campo gate-all-around), la struttura del circuito più progredita esistente, fondamentale nella realizzazione dei chip più recenti e quelli del futuro.
Il Dipartimento del Commercio sta ancora studiando quali software EDA sono i più utili nella progettazione di struttura specifica e l’elenco dei prodotti negati ai paesi non alleati potrebbe allungarsi.
Un simile destino ha subito il gigante cinese dell’hardware Huawei nel 2019, quando ha perso ogni accesso agli strumenti EDA statunitensi e l’amministrazione Biden ha portato avanti la scelta dell’amministrazione Trump di imporre controlli sulle esportazioni come arma di guerra commerciale.
“Il precedente ciclo di restrizioni su Huawei ha avuto un tale successo [che] da confermare che questa è la strada migliore da seguire”, spiega Xiaomeng Lu, analista presso la società di consulenza Eurasia Group.
Che effetto avrà sulla Cina?
Sul breve termine, non si noteranno effetti sulla Cina, in quanto le sue fonderie sono attualmente aggiornate e già in grado di produrre i chip su base all’avanguardia che fanno uso della struttura GAAFET. Ma il blocco delle esportazioni significa che le aziende cinesi di progettazione di chip non saranno in grado di accedere agli strumenti più avanzati e, con il passare del tempo, molto probabilmente rimarranno indietro.
Tuttavia, bloccare l’esportazione di software è molto diverso dal bloccare l’esportazione di hardware ingombrante come le macchine litografiche, impossibili da contrabbandare in Cina perché così tracciabili. Gli strumenti software EDA sono distribuiti online, quindi possono essere piratati.
Le aziende cinesi potrebbero mantenere il software EDA che hanno già acquistato o ricorrere a licenze di hacking o acquisirle tramite entità ombra. Ciò rende più difficile prevedere quanto sarà efficace questo ultimo round di restrizioni.
Cosa sta facendo la Cina riguardo all’EDA?
La Cina è lentamente arrivata alla conclusione di aver bisogno di sviluppare alternative nazionali. Nel suo ultimo piano quinquennale, che il progetto economico di riferimento del paese, l’EDA è stata indicata come la prima tecnologia all’avanguardia nel settore dei semiconduttori in cui la Cina ha bisogno di fare progressi.
Ciò significa un ingente investimento di risorse governative nella ricerca e sviluppo in quest’area, incluso il fondo di investimento per semiconduttori sostenuto dal governo cinese, che ha investito nella società cinese EDA Huada Empyrean nel 2018.
Huada Empyrean, il cui fondatore ha lavorato nella progettazione EDA dagli anni ’80, è l’attuale leader del paese nel software EDA nazionale, ma rappresenta solo il 6% del mercato EDA nazionale. È anche lontano dallo sviluppo di un intero flusso di progettazione, il che significa che il suo prodotto può sostituire solo una piccola parte di ciò che offrono le aziende americane.
Altre startup stanno emergendo a colmare il divario, la maggior parte delle quali guidate da ex dipendenti cinesi di Cadence o Synopsys, come la startup X-Epic con sede a Nanchino e la Hejian Industrial Software con sede a Shanghai.
Con più esperienza internazionale e meno oneri storici, queste startup potrebbero essere in una posizione migliore per sfidare lo status quo, afferma Douglas Fuller, professore associato alla Copenhagen Business School. “A lungo termine, se li mettessero insieme, potrebbero essere un’alternativa migliore a Huada”, dice.
È difficile per la Cina sviluppare un’alternativa EDA nazionale?
La Cina vanta una vivace industria del software, produttrice di alcune app tecnologiche di fama mondiale come WeChat di Tencent e Alipay di Alibaba. “E per quanto riguarda i software per uso industriale e aziendale? In questo caso la Cina è svantaggiata”, spiega Lu. “Per molto tempo, i responsabili delle politiche industriali cinesi non si sono resi conto che [il software EDA] è il nodo cruciale della produzione“.
È un’area di sviluppo che ha richiesto decenni di ricerca e miliardi di dollari di investimenti prima di produrre progressi significativi: anche partendo subito, le aziende cinesi non potranno immediatamente recuperare il ritardo.
Altro grosso problema sono i talenti. Lo sviluppo di strumenti EDA è un settore così di nicchia che le aziende cinesi hanno tradizionalmente faticato ad attirare i pochi ingegneri formati nella progettazione di strumenti EDA.
In che modo saranno colpite le società di chip americane?
I nuovi controlli imposti alle esportazioni EDA sono rivolti ad un settore molto specialistico e avanzato dell’industria. “Questo software di fascia alta non è stato ancora adottato a largo raggio dalle aziende cinesi, quindi l’impatto commerciale della restrizione sui fornitori statunitensi sarà limitato, per ora”, afferma Lu.
Ma i controlli sulle esportazioni non sono generalmente graditi dalle società di chip, poiché tali politiche possono ridurre la domanda di prodotti americani e quindi il loro reddito.
Questo vale non solo per le società EDA, ma anche per le fonderie, le società di proprietà intellettuale, i produttori di apparecchiature e tutti gli altri membri della catena di approvvigionamento. “Molte aziende saranno contrariate“, dice Fuller. “Non solo negli Stati Uniti, non solo nelle società EDA”.
