美國(guó)芯片出口管制新規(guī)出臺(tái)背后的產(chǎn)業(yè)格局變化

上一期，我們帶大家粗略解讀了一下這次美國(guó)芯片及技術(shù)出口管制新規(guī)的一些特別之處，并且很明確的指出了這次技術(shù)和產(chǎn)品的出口管制已經(jīng)明顯具有“芯片戰(zhàn)爭(zhēng)”的硝煙，從某種層面上已經(jīng)將中國(guó)列為對(duì)其有明顯安全威脅的國(guó)家，今天我們就來(lái)深入分析一下美國(guó)出臺(tái)這部分芯片管制的背后原因以及對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體及ICT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響。

首先我們?cè)敿?xì)說(shuō)一下為什么這次的新規(guī)具有明顯的宣戰(zhàn)意味。我們先不提這次一次性列舉的幾十家企業(yè)將面臨比華為更為嚴(yán)格的限制，先看看美國(guó)正常的出口禁令標(biāo)準(zhǔn)是什么。美國(guó)的高科技特別是電子信息技術(shù)一般有幾種不同的安全級(jí)別，最高的限制肯定就是禁止出口，這里面核心都是一些軍用技術(shù)，特別是一些高度機(jī)密的核心技術(shù)，比如其早期的隱形戰(zhàn)機(jī)涂料，相控陣列雷達(dá)掃描，超高速超高性能模擬系統(tǒng)等，當(dāng)然一些高精尖的儀器設(shè)備也屬于這部分管制范圍。第二類(lèi)就是高級(jí)別的軍用的產(chǎn)品和技術(shù)，這部分禁運(yùn)的范疇主要是非軍事友好國(guó)家，比如北約陣營(yíng)之外國(guó)家以及除了日本韓國(guó)這些美國(guó)有駐軍的國(guó)家之外，典型的就是澳大利亞這類(lèi)算是友好的國(guó)家也在第二類(lèi)禁運(yùn)范疇內(nèi)。第三類(lèi)禁運(yùn)就有意思了，基本都是美國(guó)認(rèn)為的對(duì)其有明顯威脅國(guó)家，基本都是跟美國(guó)無(wú)外交關(guān)系或者正在處于戰(zhàn)事中的國(guó)家，這部分的禁運(yùn)清單很長(zhǎng)，甚至最嚴(yán)格的是所有包含一點(diǎn)點(diǎn)美國(guó)產(chǎn)品和技術(shù)的產(chǎn)品和系統(tǒng)都不能銷(xiāo)往這些國(guó)家。我們熟知的俄羅斯，也是因?yàn)榭死锩讈喼蟛疟幻绹?guó)開(kāi)始部分限制禁運(yùn)，而全面禁運(yùn)則是烏克蘭戰(zhàn)爭(zhēng)開(kāi)始之后。舉兩個(gè)例子，華為就是被“誣陷”把含有美國(guó)產(chǎn)品的整機(jī)賣(mài)給伊朗而被美國(guó)制裁，而某家被收購(gòu)的免稅州企業(yè)因?yàn)榘呀o海軍訂單的產(chǎn)品型號(hào)面板未加改動(dòng)就換殼成民用產(chǎn)品以及曾將某個(gè)產(chǎn)品賣(mài)給巴鐵，而先后兩次受到美國(guó)政府勒令SVP背鍋辭職加高額罰款。

那么這次新規(guī)中突出強(qiáng)調(diào)的高性能計(jì)算芯片和高性能計(jì)算設(shè)備，讓這兩個(gè)很明顯絕大部分不是針對(duì)軍事用途的產(chǎn)品出口中國(guó)受到嚴(yán)格管控，把中國(guó)當(dāng)作威脅其國(guó)家安全的國(guó)家的意圖已經(jīng)是司馬昭之心了，這意味著中國(guó)正常民用科技發(fā)展在美國(guó)人眼中是高度威脅其安全的存在，那么這不是宣戰(zhàn)又是什么？畢竟在37年前合資企業(yè)這個(gè)模式的出現(xiàn)，就是為了繞過(guò)美國(guó)所謂的軍用設(shè)備出口管制而發(fā)明的，同樣是很多軍用相關(guān)的高性能模擬芯片，曾經(jīng)經(jīng)常以科研用途的方式，藏身于某些整機(jī)產(chǎn)品中，遠(yuǎn)渡重洋走進(jìn)某些科研院所。而這些產(chǎn)品和設(shè)備，都是因冠以MIL認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)而奇貨可居的。

當(dāng)然，從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，中國(guó)的某幾個(gè)領(lǐng)域確實(shí)已經(jīng)讓美國(guó)人感到了威脅，而這幾個(gè)領(lǐng)域也許就是未來(lái)科技競(jìng)爭(zhēng)的主要戰(zhàn)場(chǎng)，因此在中國(guó)還沒(méi)有完全建立強(qiáng)大的芯片產(chǎn)業(yè)之前，從前端控制中國(guó)部分產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這很明顯是美國(guó)人對(duì)之前“綏靖政策”不能再拖延的“撥亂反正”。

如果非要把半導(dǎo)體產(chǎn)品跟軍事聯(lián)系起來(lái)，按說(shuō)高性能模擬芯片首當(dāng)其沖，而有趣的是，針對(duì)中國(guó)的出口限制中，在所有非MIL標(biāo)準(zhǔn)體系下的高性能模擬產(chǎn)品都沒(méi)有享受到過(guò)如今這些高性能計(jì)算芯片的待遇。這已經(jīng)很能說(shuō)明美國(guó)新規(guī)的目的從來(lái)不是限制中國(guó)的軍事用途或者所謂的用AI來(lái)訓(xùn)練軍事的目的，其核心就是要嚴(yán)格限制中國(guó)高性能計(jì)算領(lǐng)域的飛速擴(kuò)張。這其中，AI、云計(jì)算和超級(jí)計(jì)算機(jī)，是最受影響的幾個(gè)領(lǐng)域。反倒是很多人提出的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，筆者認(rèn)為影響還不算大。

先說(shuō)自動(dòng)駕駛這部分，很多人可能認(rèn)為因?yàn)镹VIDIA在自動(dòng)駕駛方面的算力優(yōu)勢(shì)非常明顯，因此未來(lái)的A100和H100這些產(chǎn)品禁運(yùn)將嚴(yán)重影響中國(guó)的自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展。筆者認(rèn)為，從邏輯上這么看是沒(méi)錯(cuò)的，但從實(shí)際技術(shù)指標(biāo)上和目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛的發(fā)展情況看，情況并沒(méi)有想象的那么差。首先，自動(dòng)駕駛目前能做到L4級(jí)已經(jīng)是現(xiàn)有技術(shù)看到的極致了，即使按照某些最苛刻場(chǎng)景的自動(dòng)駕駛（車(chē)載獨(dú)立計(jì)算），算力也并不需要做到4800+。其次，國(guó)內(nèi)雖然很多自動(dòng)駕駛早期用NVIDIA的芯片做研究，但得益于互聯(lián)網(wǎng)造車(chē)新勢(shì)力的融資需求，真正應(yīng)用到整車(chē)時(shí)都宣傳自己設(shè)計(jì)主處理芯片。國(guó)內(nèi)部分廠商面向L3級(jí)自動(dòng)駕駛的自研芯片按美國(guó)這次的標(biāo)準(zhǔn)算，TOPS算力大概在1500-3000左右已經(jīng)是很高的標(biāo)準(zhǔn)了，遠(yuǎn)達(dá)不到被禁止設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的要求。再者，對(duì)自主設(shè)計(jì)芯片要求不高的傳統(tǒng)車(chē)廠選擇Tier1合作的自動(dòng)駕駛方案，也很少會(huì)用到高算力的主處理芯片，更多會(huì)選擇V2X這種對(duì)實(shí)時(shí)算力要求不高的系統(tǒng)性方案。至于很多人擔(dān)心的未來(lái)超過(guò)4800算力的芯片設(shè)計(jì)都將缺少美國(guó)EDA的支持，這點(diǎn)在自動(dòng)駕駛方面短期內(nèi)也不太會(huì)受限制，一方面，專(zhuān)用芯片執(zhí)行效率更高，因此基礎(chǔ)算力不需要太高也能滿(mǎn)足自動(dòng)駕駛基本需求，至于L5的需求和所謂超高性能汽車(chē)主處理器，這部分都是用來(lái)提升融資額度的籌碼，現(xiàn)在美國(guó)的新規(guī)反倒像是幫投資者更客觀評(píng)估智能駕駛企業(yè)估值的標(biāo)尺。另一方面，現(xiàn)在的NVIDIA A100裸芯片售價(jià)依然在5000+美元左右的高位，一張A100卡則是高達(dá)上萬(wàn)美元。就算自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以賣(mài)得很貴，號(hào)稱(chēng)一臺(tái)補(bǔ)貼十幾萬(wàn)的蔚來(lái)整車(chē)成本也不過(guò)5萬(wàn)美元，考慮到電池需要占40%成本，還用得起裸片成本5000+美元的A100么？

所以，真正美國(guó)瞄準(zhǔn)的是中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)和高性能服務(wù)器以及AI應(yīng)用。畢竟在全球云計(jì)算領(lǐng)域，基本上已經(jīng)是中美爭(zhēng)霸的格局了，而面向未來(lái)的AI應(yīng)用（非工業(yè)）方面，其他國(guó)家加起來(lái)積累成果可能都不及中美一個(gè)國(guó)家。在本次禁令正式發(fā)布之前就傳出的GPU出口管制，就是針對(duì)高性能服務(wù)器和AI應(yīng)用的，只不過(guò)，現(xiàn)在加上了高性能處理器和高性能計(jì)算整機(jī)。深究一些細(xì)節(jié)，就能看出這份禁令真的是有的放矢，處處卡住了關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。比如“滿(mǎn)足輸入輸出（I/O）雙向傳輸速度高于600GB/s”，直接卡住了高性能加速應(yīng)用；“每次操作的比特長(zhǎng)度乘以TOPS 計(jì)算出的處理性能合計(jì)為4800 或更多算力的產(chǎn)品”，這幾乎是超大規(guī)模AI模型訓(xùn)練的入門(mén)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)結(jié)合起來(lái)，基本上是2018-2019年左右最先進(jìn)服務(wù)器的技術(shù)指標(biāo)，而現(xiàn)在已經(jīng)是2022年了，NVIDIA的A100是2020年的產(chǎn)物，而H100才是2022年新一代。與此對(duì)應(yīng)，曾經(jīng)認(rèn)為可能不會(huì)受禁令現(xiàn)在的AMD的MI100現(xiàn)在看也很難過(guò)關(guān)（標(biāo)稱(chēng)值1.2TB/s帶寬，算力也是對(duì)標(biāo)A100的存在），新推出的MI250早就被證實(shí)肯定會(huì)禁止出口到中國(guó)。在高性能服務(wù)器的加速卡方面，離開(kāi)最主流的GPU加速卡，未來(lái)中國(guó)的高性能服務(wù)器未來(lái)只能依靠FPGA和其他ASIC了，很可惜的是，能媲美GPU的FPGA加速技術(shù)恰恰只掌握在已被密切關(guān)注的AMD和目前尚未被牽扯進(jìn)來(lái)的Intel手上。而ASIC加速卡要達(dá)到同樣的水平，恐怕只能寄希望于先進(jìn)制程的發(fā)展了，哦，我們忘記了，美國(guó)人把3nm GAA的EDA在8月份就開(kāi)始全球設(shè)計(jì)審核管制了。而對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的半導(dǎo)體工藝設(shè)備和技術(shù)管控，早在幾個(gè)月前就已經(jīng)實(shí)施了，即使以應(yīng)用材料和LAM這些設(shè)備巨頭去抗議，估計(jì)也很難有明顯的政策松動(dòng)。

在超算方面，“FP64（雙精度）理論計(jì)算能力是在100 petaFLOPS（每秒千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算）或者以上，F(xiàn)P32（單精度）在200 petaFLOPS 或者以上浮點(diǎn)算力的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，這部分基本上是超算前500的實(shí)力，進(jìn)口倒是不多，但如果零件上要管控，我們的超算未來(lái)可能就會(huì)很尷尬了。

而在AI訓(xùn)練模型這方面，算力幾乎是最迫切的需求，這也是為何NVIDIA能夠短短幾年內(nèi)在銷(xiāo)售額未盡前十的前提下，依然能成為半導(dǎo)體市值第二的公司。這也是為何一向沉穩(wěn)的AMD愿意對(duì)標(biāo)A100推出MI100這種型號(hào)倒退但部分性能大幅跨越的產(chǎn)品的初衷。按照美國(guó)這次的標(biāo)準(zhǔn)，恐怕筆者曾經(jīng)認(rèn)為的AI應(yīng)用滄海遺珠Gaudi2也難于幸免了。換句話(huà)說(shuō)，目前最主流的2021年之后推出的AI訓(xùn)練模型用計(jì)算芯片，基本上都很難擺脫這次新規(guī)的要求。當(dāng)然我們也看到一些特別的初創(chuàng)公司的AI計(jì)算芯片，如果達(dá)不到A100的入門(mén)標(biāo)準(zhǔn)，那么也只能算是無(wú)奈之選，算力本來(lái)就是目前AI發(fā)展的技術(shù)瓶頸，這次管制必將大幅拖累中國(guó)AI訓(xùn)練及相關(guān)應(yīng)用的發(fā)展速度，即使我們已經(jīng)看到一些有落地盈利可能的AI應(yīng)用，也可能因?yàn)榧夹g(shù)上的滯后而錯(cuò)失搶占應(yīng)用制高點(diǎn)的先機(jī)。

當(dāng)然我們也看到一些國(guó)內(nèi)GPU和AI芯片企業(yè)開(kāi)始了國(guó)產(chǎn)替代之路，并且多款產(chǎn)品也是對(duì)標(biāo)A100性能甚至還有所超越，但從實(shí)際反饋來(lái)看，也許硬件標(biāo)稱(chēng)性能已經(jīng)達(dá)到了，但結(jié)合軟件算法之后的實(shí)際效果似乎差了不少。畢竟在這個(gè)幾乎所有開(kāi)發(fā)都是基于NVIDIA布局十多年的Tensor體系下，國(guó)產(chǎn)AI芯片要做到跟主流AI軟件兼容，筆者感覺(jué)與其行百里者半九十，還不如推倒了體系重新來(lái)過(guò)。反正從這次美國(guó)的政策看，未來(lái)指望靠N，A,I三家產(chǎn)品來(lái)與美國(guó)AI水平并駕齊驅(qū)簡(jiǎn)直是No Any Impossible，還不如趁此機(jī)會(huì)好好從頭開(kāi)始搭建一下中國(guó)的AI技術(shù)體系，別忘了我們現(xiàn)在還有一個(gè)關(guān)鍵的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)——人工標(biāo)注。

當(dāng)然，我們也可以基本跟未來(lái)的挖礦產(chǎn)業(yè)揮手告別了，這個(gè)本來(lái)就灰色的產(chǎn)業(yè)將因此次管制新規(guī)逐漸淡出部分國(guó)內(nèi)礦機(jī)公司的未來(lái)戰(zhàn)略規(guī)劃，畢竟挖礦要先進(jìn)工藝作保障，3nm GAA的EDA已經(jīng)被管制了，美國(guó)政府這次這么苛刻的限制高性能計(jì)算芯片，誰(shuí)都知道礦機(jī)芯片的算力池還是很可觀的，那么你猜美國(guó)人會(huì)不會(huì)放你去用EDA設(shè)計(jì)GAA芯片來(lái)擴(kuò)充國(guó)內(nèi)AI算力？

我們分析了這么多這次新政的影響，并不等于我們要悲觀的投降，反而我們可以借助一些機(jī)會(huì)重塑我們的ICT產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，而這是這場(chǎng)芯片戰(zhàn)爭(zhēng)中，中國(guó)與三十多年前日本最大的不同之處。下一期我們將深入探索芯片戰(zhàn)爭(zhēng)中的應(yīng)對(duì)策略和我們獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。