美國(guó)禁令再升級(jí),國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體的挑戰(zhàn)與新機(jī)遇
前言
2022年10月7日,美國(guó)商務(wù)部工業(yè)與安全局(BIS)公布了《對(duì)向中國(guó)出口的先進(jìn)計(jì)算和半導(dǎo)體制造物項(xiàng)實(shí)施新的出口管制》,這是自2018年以來(lái),美國(guó)對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)制裁的再次升級(jí)。
此次出口管制新規(guī)中,美國(guó)商務(wù)部以國(guó)家安全為由,對(duì)向中國(guó)出口的芯片和相關(guān)生產(chǎn)工具增加了限制,內(nèi)容主要包括:
(1)限制中國(guó)企業(yè)獲取高性能芯片和先進(jìn)計(jì)算機(jī)。
(2)限制美國(guó)人為涉及中國(guó)的特定半導(dǎo)體活動(dòng)提供支持。
(3)限制中國(guó)獲取先進(jìn)半導(dǎo)體制造物項(xiàng)與設(shè)備。
(4)新增31家中國(guó)實(shí)體公司、研究機(jī)構(gòu)列入U(xiǎn)VL(未經(jīng)核實(shí)清單)名單等。
消息傳出后,部分媒體將此次禁令解讀為所謂的“一刀切”、“全面鎖死”,輿論嘩然,行業(yè)巨震,唱衰中國(guó)半導(dǎo)體的言論一時(shí)甚囂塵上。然而,事實(shí)是否真的如此令人悲觀?高鵠半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)在仔細(xì)研讀相關(guān)法案,并與境內(nèi)外律師、芯片從業(yè)者充分溝通后發(fā)現(xiàn),此次禁令雖然影響重大,但并非如網(wǎng)傳一般,是對(duì)中國(guó)芯片的全面打擊。
總的來(lái)說(shuō),本次禁令主要針對(duì)以下三類對(duì)象:
(1)先進(jìn)計(jì)算芯片:國(guó)外大廠的先進(jìn)計(jì)算芯片受禁令管制,基本無(wú)法再進(jìn)口到國(guó)內(nèi)企業(yè);而國(guó)內(nèi)的先進(jìn)計(jì)算芯片設(shè)計(jì)公司,此后也很難再尋求國(guó)際晶圓加工廠商的流片和代工服務(wù)。
(2)先進(jìn)制程設(shè)備:生產(chǎn)制造先進(jìn)邏輯芯片和先進(jìn)存儲(chǔ)芯片的半導(dǎo)體加工設(shè)備遭到禁運(yùn)。
(3)從事先進(jìn)芯片和先進(jìn)制程的美國(guó)實(shí)體:美國(guó)籍、美國(guó)綠卡、美國(guó)法律下的法人甚至身處美國(guó)的個(gè)人/公司都被禁止從事中國(guó)境內(nèi)的先進(jìn)芯片相關(guān)工作。
下面,高鵠半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)將從本次禁令主要針對(duì)的三個(gè)方向,具體分析其范圍和影響。
01
先進(jìn)計(jì)算芯片
《美國(guó)出口管理?xiàng)l例》(以下稱EAR)本次修訂添加了包括3A090、4A090兩個(gè)編碼,分別涵蓋了先進(jìn)計(jì)算芯片和超級(jí)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品:
對(duì)于3A090“先進(jìn)計(jì)算芯片”的定義或范圍是同時(shí)滿足:
基礎(chǔ)計(jì)算單元算力之和超過(guò)4800TOPS
I/O傳輸接口的傳輸速率大于600GB/s”
對(duì)于4A090“超級(jí)計(jì)算機(jī)”的定義則是滿足:
一個(gè)計(jì)算“系統(tǒng)”,在41,600立方英尺或更小的范圍內(nèi),具有100或以上雙精度(64位)每秒千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算
或200或以上單精度(32位)每秒千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算的集體最大理論計(jì)算能力
凡是3A090和4A090編碼下的芯片或計(jì)算機(jī)產(chǎn)品,在出口(包括直接出口和再出口)到中國(guó)時(shí)都需要申請(qǐng)?jiān)S可證,且基本都是推定拒絕(Presumption of Denial,指除非申請(qǐng)人提供足以推翻該推定的證據(jù),否則BIS拒絕簽發(fā)許可證)。
具體到實(shí)際產(chǎn)品上來(lái)看,英偉達(dá)公司超算和云端訓(xùn)練產(chǎn)品A100和H100均滿足3A090對(duì)于“先進(jìn)計(jì)算芯片”的定義,在禁令生效后,國(guó)內(nèi)的用戶將無(wú)法再進(jìn)行采購(gòu);同樣,根據(jù)上述規(guī)則,AMD公司的MI250和MI250X也將遭到禁售。
不過(guò),英偉達(dá)自動(dòng)駕駛產(chǎn)品線的Orin系列、常用于AI推理和視頻編解碼等場(chǎng)景的T4、T100芯片則由于算力和帶寬性能并未達(dá)標(biāo)而尚未受到此次管制波及,還可以正常出貨。且據(jù)多家自動(dòng)駕駛廠商和主機(jī)廠稱,他們也已經(jīng)提前儲(chǔ)備了足夠的芯片存貨,足以滿足未來(lái)訂單需求。
禁令不僅僅止步于對(duì)中國(guó)企業(yè)采購(gòu)?fù)鈬?guó)芯片的管制。根據(jù)EAR本次新添加的“先進(jìn)計(jì)算外國(guó)直接制造產(chǎn)品規(guī)則”,外國(guó)的晶圓加工企業(yè),如果為中國(guó)生產(chǎn)加工滿足3A090、4A090的芯片和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品,也要受到EAR的管制,即需要申請(qǐng)?jiān)S可證,而許可證的批準(zhǔn)規(guī)則也依然是推定拒絕。
也就是說(shuō),這次美國(guó)不僅要切斷先進(jìn)芯片的海外供給,更要通過(guò)對(duì)晶圓代工產(chǎn)能的管控遏制中國(guó)自己的先進(jìn)計(jì)算芯片發(fā)展。芯片加工制造一直是中國(guó)大陸半導(dǎo)體行業(yè)的薄弱環(huán)節(jié),尤其在先進(jìn)制程上與國(guó)際及中國(guó)臺(tái)灣代工廠的工藝水平相差甚遠(yuǎn)。目前,國(guó)內(nèi)芯片公司在研的GPU、GPGPU、AI芯片基本依賴臺(tái)積電的先進(jìn)制程代工,其產(chǎn)品一旦滿足條件、觸發(fā)禁令,臺(tái)積電需要申請(qǐng)?jiān)S可證才能為其提供流片和代工服務(wù)。
盡管頭部國(guó)產(chǎn)計(jì)算芯片廠商的成熟產(chǎn)品算力尚在百TOPS級(jí)(只看紙面峰值),但根據(jù)公開信息,大部分計(jì)算芯片設(shè)計(jì)公司的下一代或下下代產(chǎn)品已經(jīng)逼近甚至超過(guò)了英偉達(dá)A100的性能,即將進(jìn)入美國(guó)的管制范圍。此次禁令使得國(guó)產(chǎn)大芯片們的流片和量產(chǎn)變得非常困難。即使可以犧牲部分成本和功耗,通過(guò)Chiplet技術(shù)和先進(jìn)封裝解決一部分問(wèn)題,重新修改設(shè)計(jì)耗費(fèi)的時(shí)間和成本也是繞不過(guò)的。如果已經(jīng)花費(fèi)巨額的流片費(fèi)用,現(xiàn)在卻無(wú)法量產(chǎn),經(jīng)濟(jì)損失將更大。
值得一提的是,除針對(duì)先進(jìn)芯片以外,此次禁令對(duì)較低級(jí)的計(jì)算芯片、計(jì)算機(jī)產(chǎn)品(如部分FPGA、微處理器等)也相應(yīng)新增了對(duì)于3A991等編碼最終用途的限制。目前整個(gè)3A991編碼對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品都不對(duì)華實(shí)行全面禁運(yùn)(除非用于超級(jí)計(jì)算機(jī)的制造),但美國(guó)是否會(huì)進(jìn)一步升級(jí)管控、擴(kuò)大管制范圍仍然令人擔(dān)憂。
從投融資和資本市場(chǎng)的角度,產(chǎn)品出口與代工管控雙重壓力下,高鵠半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)認(rèn)為先進(jìn)芯片相關(guān)的禁令將會(huì)有以下影響:
(1)情緒側(cè):市場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片(尤其是CPU、GPU、GPGPU、AI專用芯片等大芯片)設(shè)計(jì)公司的發(fā)展不確定性產(chǎn)生一定程度的擔(dān)憂。即使不受本次禁令影響,也很難保證美國(guó)不會(huì)有進(jìn)一步的封鎖和禁運(yùn)。中美脫鉤的大環(huán)境下,先進(jìn)芯片一天不徹底脫離美國(guó)供應(yīng)鏈的“卡脖子”,這種擔(dān)憂就難以徹底消失。因此,此類創(chuàng)業(yè)公司在融資過(guò)程和最終估值上,都會(huì)受到比較大的壓力。
(2)需求側(cè):英偉達(dá)、AMD幾款被禁芯片每年對(duì)應(yīng)近10億美元的國(guó)內(nèi)市場(chǎng),禁售后必然出現(xiàn)需要填補(bǔ)的缺口。此時(shí)芯片性能比國(guó)外巨頭有差距但已經(jīng)有成熟產(chǎn)品和商業(yè)化經(jīng)驗(yàn)的半導(dǎo)體公司,會(huì)有不小的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
(3)產(chǎn)品側(cè):英偉達(dá)可能會(huì)通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的一些定制調(diào)整嘗試?yán)@過(guò)管制,比如推出算力或帶寬性能閹割的中國(guó)特供款。而對(duì)于瞄準(zhǔn)高算力芯片市場(chǎng)的國(guó)內(nèi)芯片公司而言,短期內(nèi)可能也需要修改設(shè)計(jì)、降算力、降I/O傳輸速率、甚至重新流片的方式推動(dòng)產(chǎn)品迭代。
(4)政策側(cè):此次禁令會(huì)進(jìn)一步給國(guó)企和政府采購(gòu)敲響警鐘,國(guó)產(chǎn)芯片在信創(chuàng)項(xiàng)目上的采購(gòu)比例有望進(jìn)一步提升。另外,國(guó)內(nèi)會(huì)出臺(tái)相應(yīng)的鼓勵(lì)和扶植政策,比如深圳日前就推出了《深圳市關(guān)于促進(jìn)半導(dǎo)體與集成電路產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施(征求意見(jiàn)稿)》,以重點(diǎn)支持領(lǐng)域高端芯片、化合物半導(dǎo)體芯片等芯片設(shè)計(jì)、硅基集成電路制造、化合物半導(dǎo)體制造、高端電子元器件制造、先進(jìn)封裝測(cè)試技術(shù)、EDA工具、關(guān)鍵IP核、先進(jìn)半導(dǎo)體裝備及關(guān)鍵零部件生產(chǎn),以及核心半導(dǎo)體材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。
(5)技術(shù)側(cè):回歸到技術(shù)本身,這次禁令將會(huì)加速中國(guó)先進(jìn)芯片前沿技術(shù)的發(fā)展,新技術(shù)受收到越來(lái)越多的關(guān)注:
Chiplet和先進(jìn)封裝:通過(guò)芯粒互聯(lián)、3D堆疊封裝等方式提升芯片性能,彌補(bǔ)部分制程上帶來(lái)的算力劣勢(shì),近年來(lái)已經(jīng)開始受到資本市場(chǎng)的重視;
新芯片架構(gòu):發(fā)展新的芯片架構(gòu)以彌補(bǔ)制程差異帶來(lái)的性能差異則是另一條潛力巨大的路徑:清微智能利用CGRA可重構(gòu)計(jì)算打造的通用計(jì)算芯片,能效比可以做到遠(yuǎn)超傳統(tǒng)架構(gòu)GPU,目前該領(lǐng)域尹首一老師團(tuán)隊(duì)已經(jīng)遙遙領(lǐng)先國(guó)外;高鵠客 戶——后摩智能則發(fā)力于存算一體這一新的芯片架構(gòu),同樣能在相對(duì)更低的制程下,實(shí)現(xiàn)高制程芯片的算力性能,領(lǐng)跑國(guó)內(nèi)存算一體賽道;
下一代計(jì)算:光子芯片、量子計(jì)算等技術(shù)將迎來(lái)快速發(fā)展,中國(guó)有希望通過(guò)下一代計(jì)算徹底實(shí)現(xiàn)芯片和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的彎道超車。
02
先進(jìn)制程設(shè)備
本次EAR新規(guī)針對(duì)中國(guó)的先進(jìn)制程設(shè)備新增了多條管控政策:
(1)新增ECCN 3B090編碼,編碼涵蓋14nm先進(jìn)制程下晶圓拋光、光刻、化學(xué)刻蝕、薄膜沉積等全流程的設(shè)備,編碼內(nèi)的設(shè)備出口到中國(guó)需申請(qǐng)?jiān)S可證,許可證實(shí)行推定拒絕。
(2)新增“最終用途和最終用戶規(guī)則”,禁止了滿足以下條件先進(jìn)制程設(shè)備、零部件、元器件、軟件技術(shù)的出口:
用于生產(chǎn)16/14nm以下制程的非平面晶體管結(jié)構(gòu)(即FinFET和GAAFeT)邏輯芯片;
用于生產(chǎn)128層或以上NAND;
用于生產(chǎn)18nm以下制程的DRAM。
半導(dǎo)體加工制造能力,尤其是先進(jìn)制程能力一直是美國(guó)制裁和遏制的核心。此前曾多次通過(guò)芯片法案、實(shí)體清單等方式,對(duì)14nm以下制程的晶圓加工設(shè)備、GAAFET EDA等進(jìn)行過(guò)管制。本次禁令進(jìn)一步擴(kuò)大了管控的范圍,不僅新納入了存儲(chǔ)芯片的先進(jìn)制程,更是將用于生產(chǎn)這些設(shè)備的零部件、元器件和軟件技術(shù)統(tǒng)統(tǒng)禁運(yùn),以期對(duì)中國(guó)先進(jìn)制程芯片生產(chǎn)制造進(jìn)行全方位封鎖。
目前,半導(dǎo)體行業(yè)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率尚不足15%,依賴AMAT、KLA、LAM等美系設(shè)備供應(yīng)商,55nm以下制程甚至很建設(shè)一條純國(guó)產(chǎn)的產(chǎn)線。不論是邏輯芯片還是存儲(chǔ)芯片,國(guó)產(chǎn)晶圓廠都正處于快速擴(kuò)產(chǎn)并加速研發(fā)更先進(jìn)制程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn), 高鵠半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,這次先進(jìn)制程禁令將會(huì)帶來(lái)以下影響:
(1)短期內(nèi),國(guó)內(nèi)頭部邏輯和存儲(chǔ)芯片代工公司先進(jìn)制程產(chǎn)線的擴(kuò)建將會(huì)很難推進(jìn),成熟制程產(chǎn)線則不受影響;除非之前下單的設(shè)備已經(jīng)到位,否則需要找到短期內(nèi)的替代方案,比如日韓設(shè)備廠商、甚至是國(guó)外淘汰的二手設(shè)備。
(2)長(zhǎng)期來(lái)看,美國(guó)封鎖下的中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈完成完整的國(guó)產(chǎn)替代,既是必須也是必然。半導(dǎo)體設(shè)備和材料、關(guān)鍵零部件、設(shè)計(jì)軟件等將會(huì)越來(lái)越受到投資人的重視、政策的支持,將利好包括薄膜沉積設(shè)備、光刻機(jī)及其零部件、掩膜版、CMP設(shè)備、例子注入設(shè)備、硅片生產(chǎn)設(shè)備/材料、先進(jìn)封裝設(shè)備及EDA軟件等領(lǐng)域的中國(guó)公司。
03
從事先進(jìn)芯片和先進(jìn)制程的美國(guó)實(shí)體
本次EAR新增了對(duì)“美國(guó)主體”支持在中國(guó)的 “符合特定標(biāo)準(zhǔn)”的集成電路的管制限制。
首先,“美國(guó)實(shí)體”的定義相對(duì)比較模糊和寬泛,既包括美國(guó)公民、美國(guó)綠卡持有者,也包括美國(guó)法人(及其分支機(jī)構(gòu))、甚至任何地理位置在美國(guó)的主體,具體是否屬于EAR定義的美國(guó)實(shí)體,還需要結(jié)合具體情況來(lái)分析。
其次,“支持”既包括直接的銷售、轉(zhuǎn)運(yùn)行為,也包括協(xié)助促成銷售、轉(zhuǎn)運(yùn),還包括為中國(guó)境內(nèi)相關(guān)公司提供服務(wù)。
最后,禁令也非一刀切地禁止美國(guó)人從事所有和中國(guó)有關(guān)的半導(dǎo)體活動(dòng),而是只針對(duì)滿足“特定標(biāo)準(zhǔn)”的行為。“特定標(biāo)準(zhǔn)”包括:
先進(jìn)制程的半導(dǎo)體生產(chǎn)行為,也即上述14/16nm以下邏輯、128層及以上NAND和18nm以下DRAM芯片的生產(chǎn)制造;
涉及先進(jìn)芯片的設(shè)備、軟件和技術(shù)工作,先進(jìn)芯片即上述滿足3A090、4A090的高性能計(jì)算芯片和超級(jí)計(jì)算機(jī)。
值得注意的是,雖然此次新規(guī)對(duì)“美國(guó)人”的限制主要圍繞半導(dǎo)體制造相關(guān)的活動(dòng),但考慮到半導(dǎo)體制造的特點(diǎn),與制造緊密相關(guān)的其他環(huán)節(jié),如設(shè)計(jì)、工具設(shè)備、封裝測(cè)試、軟件等也都有可能受到影響。
這項(xiàng)規(guī)定主要會(huì)帶來(lái)三個(gè)影響:
(1)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)美籍專家、高管眾多,而美國(guó)對(duì)此次禁令“美國(guó)主體”的定義并不清晰,存在使用“自由量裁權(quán)”的可能,會(huì)嚴(yán)重影響行業(yè)情緒。
(2)對(duì)于明確觸發(fā)了禁令、有美國(guó)人或美籍專家技術(shù)團(tuán)隊(duì)的中國(guó)先進(jìn)芯片設(shè)計(jì)公司而言,相關(guān)人員恐怕無(wú)法再繼續(xù)穩(wěn)定提供服務(wù),可能導(dǎo)致公司關(guān)鍵技術(shù)或產(chǎn)品開發(fā)受阻甚至停滯,對(duì)公司持續(xù)吸引高質(zhì)量的國(guó)際人才也有影響。
對(duì)于部分已經(jīng)采購(gòu)了禁運(yùn)先進(jìn)制程設(shè)備的晶圓加工公司而言,即使已購(gòu)買到位的設(shè)備不再受影響,設(shè)備供應(yīng)商提供的技術(shù)服務(wù)可能也無(wú)法維持,影響類似當(dāng)年的“蘇聯(lián)撤走專家”。
04
高鵠堅(jiān)定看好中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)
從內(nèi)生發(fā)展來(lái)看,加大在中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的資源投入是大勢(shì)所趨。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是信息化時(shí)代下最重要的核心產(chǎn)業(yè),是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性的產(chǎn)業(yè),也是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革非常重要的產(chǎn)業(yè)。中國(guó)擁有全球最廣泛的電子制造、終端品牌和市場(chǎng)需求優(yōu)勢(shì),下游需求帶動(dòng)上游供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)移是順應(yīng)歷史潮流的表現(xiàn)。
面對(duì)外部壓力,加快中國(guó)半導(dǎo)體獨(dú)立自主發(fā)展,供應(yīng)鏈安全可控更是勢(shì)在必行。當(dāng)前正處于全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的大變革階段,包括美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)在內(nèi)的全球各國(guó)經(jīng)濟(jì)體加大對(duì)本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈扶持力度,逆全球化分工趨勢(shì)明顯。美方對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的打壓由來(lái)已久,雖為我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了諸多不確定性,但同時(shí)也進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐:加快構(gòu)建自主可控的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈,增強(qiáng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的互動(dòng),逐步構(gòu)建完善的芯片產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)體系,加速在國(guó)產(chǎn)設(shè)備、零部件、材料、設(shè)計(jì)、封測(cè)等全產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)步。
雖然短期內(nèi)面臨一些不確定性因素,但高鵠半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)仍堅(jiān)定看好中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展,且正在服務(wù)眾多半導(dǎo)體行業(yè)諸多優(yōu)秀的民族企業(yè)家。大雪壓青松,青松挺且直,短期的外部打壓無(wú)法真正限制中國(guó)半導(dǎo)體的長(zhǎng)期向好發(fā)展。高鵠將持續(xù)深耕半導(dǎo)體領(lǐng)域,助力產(chǎn)業(yè)鏈上下游的投融資工作,致力于為中國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。
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