美國(guó)最新芯片出口管制如何暴露中國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈薄弱環(huán)節(jié)

盡管中國(guó)政府最近在實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體自給自足的總體目標(biāo)方面取得了進(jìn)展，但美國(guó)政府針對(duì)不太先進(jìn)的光刻系統(tǒng)加強(qiáng)管制，暴露了中國(guó)在芯片制造設(shè)備方面的不足。

拜登政府的最新規(guī)定以國(guó)家安全為由，收緊了去年10月頒布的法規(guī)，旨在切斷中國(guó)獲得ASML公司較低級(jí)芯片制造設(shè)備和英偉達(dá)公司數(shù)據(jù)中心芯片的渠道，從而削弱中國(guó)的人工智能（AI）發(fā)展。

在這份長(zhǎng)達(dá)121頁(yè)的文件中，美國(guó)工業(yè)與安全局詳細(xì)介紹了芯片制造工具出口管制的最新情況，加強(qiáng)了對(duì)半導(dǎo)體晶圓制造關(guān)鍵工藝所需的一系列設(shè)備的限制，包括光刻、蝕刻、沉積、植入和清洗。

更具體地說(shuō)，它廢除了適用于某些光刻系統(tǒng)的 "最低限度 "規(guī)則，該規(guī)則設(shè)定的實(shí)際門檻高于荷蘭政府 6 月份公布的出口規(guī)則。總部位于荷蘭的 ASML 將被限制向中國(guó)運(yùn)輸某些深紫外（DUV）光刻系統(tǒng)，包括其 Twinscan NXT1980Di。

研究公司 Counterpoint 的副總監(jiān) Drady Wang 表示：“如果沒有可用的本地替代品，并且 1980Di 被淘汰，那么對(duì)先進(jìn)節(jié)點(diǎn)和成熟節(jié)點(diǎn)的影響都將是巨大的?！?/p>

如果非美國(guó)公司的任何產(chǎn)品包含至少 25% 的美國(guó)技術(shù)，則最低限度規(guī)則將授予華盛頓對(duì)任何產(chǎn)品的長(zhǎng)臂管轄權(quán)。 然而，該規(guī)則的最新調(diào)整實(shí)質(zhì)上使美國(guó)原產(chǎn)技術(shù)的比例變得無(wú)關(guān)緊要。

“這意味著光刻系統(tǒng)，包括ASML和其他公司制造的光刻系統(tǒng)，一旦達(dá)到美國(guó)規(guī)定的參數(shù)，無(wú)論美國(guó)原產(chǎn)技術(shù)的比例如何，都將受到美國(guó)出口管制，”國(guó)銀律師事務(wù)所律師Dennis Lu表示。

ASML 的 1980Di 已成為許多中國(guó)晶圓廠的行業(yè)主力，由這家荷蘭公司于 2015 年推出。該步進(jìn)掃描系統(tǒng)每小時(shí)可處理 275 個(gè)晶圓，其技術(shù)文獻(xiàn)稱，該系統(tǒng)可處理從成熟的 40 納米工藝到先進(jìn)的 10 納米以下工藝的節(jié)點(diǎn)。然而，據(jù)一位業(yè)內(nèi)人士提供的一份文件顯示，最新版本中已刪除了有關(guān) 10 納米以下能力的內(nèi)容。

兩周前，中國(guó)電信設(shè)備巨頭華為技術(shù)有限公司為其最新的 5G 手機(jī)配備了 7 納米處理器，該處理器由中國(guó)頂級(jí)代工廠中芯國(guó)際 (SMIC) 制造，令世界震驚。 華為設(shè)計(jì)的芯片在華盛頓敲響了警鐘，并可能突破了中芯國(guó)際現(xiàn)有晶圓廠設(shè)備所能實(shí)現(xiàn)的極限。

2022 年 10 月的限制旨在限制中國(guó) 14 納米邏輯芯片制造能力、128 層 3D NAND 閃存芯片以及 18 納米半間距國(guó)產(chǎn) DRAM 芯片的制造能力。 中芯國(guó)際和中國(guó)最大的存儲(chǔ)芯片制造商長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技公司此后在技術(shù)進(jìn)步方面面臨限制。

分析人士認(rèn)為，新措施如果嚴(yán)格執(zhí)行，甚至可能會(huì)限制中國(guó)在成熟節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)能擴(kuò)張力度，而美國(guó)則試圖堵塞灰色地帶的漏洞。 臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)研究院半導(dǎo)體研究主任 Arisa Liu 表示，短期內(nèi)中斷是不可避免的。 中國(guó)克服出口管制的機(jī)會(huì)取決于它能以多快的速度用能夠維持中國(guó)晶圓廠28納米及以上成熟生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的國(guó)產(chǎn)替代品取代外國(guó)制造的DUV。

中國(guó)多年來(lái)一直致力于開發(fā)自己的光刻系統(tǒng)，并將希望寄托在國(guó)有企業(yè)上海微電子裝備集團(tuán)身上。 但該公司迄今為止最好的機(jī)器 SSA600/20 掃描儀只能實(shí)現(xiàn) 90 nm 光刻分辨率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于 ASML 和日本尼康。

中國(guó)電子生產(chǎn)設(shè)備行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)李金祥在八月的一次論壇上表示，目前還沒有中國(guó)制造的光刻機(jī)可用于商業(yè)晶圓制造，并補(bǔ)充說(shuō)開發(fā)此類設(shè)備并不容易。與此同時(shí)，美國(guó)的制裁促使一些中國(guó)芯片相關(guān)初創(chuàng)企業(yè)尋求投資資金，宣傳自己有能力幫助填補(bǔ)被禁止的外國(guó)供應(yīng)商留下的空白。 

在美國(guó)商務(wù)部發(fā)布最新的對(duì)華出口規(guī)則的第二天，江蘇省東部一家芯片材料公司的創(chuàng)始人吳江給他的聯(lián)系人名單上的投資者打了幾個(gè)電話。這位 42 歲的企業(yè)家的公司供應(yīng)半導(dǎo)體制造所必需的光刻膠，他表示獲得政府撥款并不容易，但需要更多資金來(lái)支持研發(fā)。 在過(guò)去的一年里，吳江去了近十幾個(gè)中國(guó)城市，參加了“無(wú)數(shù)的行業(yè)會(huì)議和展覽”，與潛在投資者建立了聯(lián)系。吳江的經(jīng)歷體現(xiàn)了全球最大半導(dǎo)體市場(chǎng)中的小企業(yè)在中美科技戰(zhàn)和全球經(jīng)濟(jì)逆風(fēng)下如何繁榮和苦苦掙扎。

對(duì)于中國(guó)人工智能行業(yè)來(lái)說(shuō)，在華盛頓更新的規(guī)則下，未來(lái)看起來(lái)更加黯淡，這些規(guī)則將減緩中國(guó)開發(fā)大型人工智能模型的進(jìn)展。在另一份長(zhǎng)達(dá) 287 頁(yè)的文件中，美國(guó)商務(wù)部調(diào)整了對(duì)包括圖形處理器（GPU）在內(nèi)的各種人工智能處理器的出口規(guī)則，限制總處理性能（TPP）超過(guò) 4800 的芯片，或總處理性能為 1600 但 "性能密度 "為 5.92 的芯片，等等。該文件稱，此舉旨在彌補(bǔ)一個(gè)漏洞，使中國(guó)客戶能夠購(gòu)買大量性能較低的人工智能芯片，并將它們組合起來(lái)創(chuàng)建更強(qiáng)大的處理器。

新規(guī)定還可能意味著，中國(guó)不再可能利用芯粒技術(shù)（即預(yù)先開發(fā)的硅芯片，可封裝成更復(fù)雜的處理器）來(lái)規(guī)避計(jì)算能力限制。

根據(jù)更嚴(yán)格的規(guī)定，英偉達(dá)（Nvidia）的A800和H800 GPU--在2022年8月A100和H100數(shù)據(jù)中心芯片受限后為中國(guó)客戶量身定制的產(chǎn)品--不能再銷往中國(guó)。這些替代 GPU 曾受到騰訊控股、字節(jié)跳動(dòng)和阿里巴巴集團(tuán)控股公司等中國(guó)科技巨頭的追捧。

英偉達(dá)在 10 月 24 日向證券交易所提交的文件中表示，出口規(guī)定將“立即生效”，引發(fā)了人們對(duì)中國(guó)科技巨頭將無(wú)法收到已下訂單的擔(dān)憂。

“這將對(duì)中國(guó)大型人工智能模型的[發(fā)展]產(chǎn)生巨大影響，”DHchip Insights總監(jiān)慕容素娟表示。

神都科技研究院院長(zhǎng)張曉榮表示，國(guó)內(nèi)所有依賴進(jìn)口人工智能芯片的企業(yè)和項(xiàng)目都可能受到影響，從而加速創(chuàng)新替代國(guó)外技術(shù)。然而，自給自足的成功并不被視為理所當(dāng)然，因?yàn)槊绹?guó)還收緊了對(duì)采用中國(guó)芯片設(shè)計(jì)并將其轉(zhuǎn)化為成品硅晶圓的全球芯片代工廠的合規(guī)要求。

如果設(shè)計(jì)中包含超過(guò) 500 億個(gè)晶體管和專為 AI 處理器定制的高帶寬內(nèi)存 (HBM)，那么來(lái)自中國(guó)和其他相關(guān)國(guó)家的芯片制造訂單將引發(fā)外國(guó)代工廠的危險(xiǎn)信號(hào)警報(bào)。

相比之下，Nvidia 的 A100 處理器裝有 540 億個(gè)晶體管。 在 Nvidia 采用 HBM 芯片來(lái)加速中央處理單元和內(nèi)存堆棧之間的數(shù)據(jù)傳輸后，HBM 芯片越來(lái)越受歡迎。

10月，華盛頓將中國(guó)GPU公司壁仞科技和摩爾線程智能科技及其子公司列入貿(mào)易黑名單，這意味著它們將很難找到晶圓代工服務(wù)，這與華為在2020年9月之后面臨的困境類似。

Biren的BR100是一款高性能GPU，無(wú)法由臺(tái)積電等領(lǐng)先代工廠生產(chǎn)，因?yàn)樗鼡碛?70億個(gè)晶體管。

另外，由于美國(guó)公司面向消費(fèi)者的 GPU 是否也受到限制的不確定性越來(lái)越大，銷售 Nvidia 顯卡的中國(guó)零售商已向客戶施壓，要求他們盡快下訂單。 上海的顯卡商人周達(dá)表示，最近幾天越來(lái)越多的客戶聯(lián)系他詢問(wèn)價(jià)格。

“沒有人知道未來(lái)會(huì)發(fā)生什么，”周達(dá)說(shuō)。 “所以我告訴我的顧客盡快購(gòu)買。”