美國最新芯片出口管制如何暴露中國半導體供應鏈薄弱環節

盡管中國政府最近在實現半導體自給自足的總體目標方面取得了進展，但美國政府針對不太先進的光刻系統加強管制，暴露了中國在芯片制造設備方面的不足。

拜登政府的最新規定以國家安全為由，收緊了去年10月頒布的法規，旨在切斷中國獲得ASML公司較低級芯片制造設備和英偉達公司數據中心芯片的渠道，從而削弱中國的人工智能（AI）發展。

在這份長達121頁的文件中，美國工業與安全局詳細介紹了芯片制造工具出口管制的最新情況，加強了對半導體晶圓制造關鍵工藝所需的一系列設備的限制，包括光刻、蝕刻、沉積、植入和清洗。

更具體地說，它廢除了適用于某些光刻系統的 "最低限度 "規則，該規則設定的實際門檻高于荷蘭政府 6 月份公布的出口規則。總部位于荷蘭的 ASML 將被限制向中國運輸某些深紫外（DUV）光刻系統，包括其 Twinscan NXT1980Di。

研究公司 Counterpoint 的副總監 Drady Wang 表示：“如果沒有可用的本地替代品，并且 1980Di 被淘汰，那么對先進節點和成熟節點的影響都將是巨大的。”

如果非美國公司的任何產品包含至少 25% 的美國技術，則最低限度規則將授予華盛頓對任何產品的長臂管轄權。 然而，該規則的最新調整實質上使美國原產技術的比例變得無關緊要。

“這意味著光刻系統，包括ASML和其他公司制造的光刻系統，一旦達到美國規定的參數，無論美國原產技術的比例如何，都將受到美國出口管制，”國銀律師事務所律師Dennis Lu表示。

ASML 的 1980Di 已成為許多中國晶圓廠的行業主力，由這家荷蘭公司于 2015 年推出。該步進掃描系統每小時可處理 275 個晶圓，其技術文獻稱，該系統可處理從成熟的 40 納米工藝到先進的 10 納米以下工藝的節點。然而，據一位業內人士提供的一份文件顯示，最新版本中已刪除了有關 10 納米以下能力的內容。

兩周前，中國電信設備巨頭華為技術有限公司為其最新的 5G 手機配備了 7 納米處理器，該處理器由中國頂級代工廠中芯國際 (SMIC) 制造，令世界震驚。 華為設計的芯片在華盛頓敲響了警鐘，并可能突破了中芯國際現有晶圓廠設備所能實現的極限。

2022 年 10 月的限制旨在限制中國 14 納米邏輯芯片制造能力、128 層 3D NAND 閃存芯片以及 18 納米半間距國產 DRAM 芯片的制造能力。 中芯國際和中國最大的存儲芯片制造商長江存儲科技公司此后在技術進步方面面臨限制。

分析人士認為，新措施如果嚴格執行，甚至可能會限制中國在成熟節點的產能擴張力度，而美國則試圖堵塞灰色地帶的漏洞。 臺灣經濟研究院半導體研究主任 Arisa Liu 表示，短期內中斷是不可避免的。 中國克服出口管制的機會取決于它能以多快的速度用能夠維持中國晶圓廠28納米及以上成熟生產節點的國產替代品取代外國制造的DUV。

中國多年來一直致力于開發自己的光刻系統，并將希望寄托在國有企業上海微電子裝備集團身上。 但該公司迄今為止最好的機器 SSA600/20 掃描儀只能實現 90 nm 光刻分辨率，遠遠落后于 ASML 和日本尼康。

中國電子生產設備行業協會副秘書長李金祥在八月的一次論壇上表示，目前還沒有中國制造的光刻機可用于商業晶圓制造，并補充說開發此類設備并不容易。與此同時，美國的制裁促使一些中國芯片相關初創企業尋求投資資金，宣傳自己有能力幫助填補被禁止的外國供應商留下的空白。 

在美國商務部發布最新的對華出口規則的第二天，江蘇省東部一家芯片材料公司的創始人吳江給他的聯系人名單上的投資者打了幾個電話。這位 42 歲的企業家的公司供應半導體制造所必需的光刻膠，他表示獲得政府撥款并不容易，但需要更多資金來支持研發。 在過去的一年里，吳江去了近十幾個中國城市，參加了“無數的行業會議和展覽”，與潛在投資者建立了聯系。吳江的經歷體現了全球最大半導體市場中的小企業在中美科技戰和全球經濟逆風下如何繁榮和苦苦掙扎。

對于中國人工智能行業來說，在華盛頓更新的規則下，未來看起來更加黯淡，這些規則將減緩中國開發大型人工智能模型的進展。在另一份長達 287 頁的文件中，美國商務部調整了對包括圖形處理器（GPU）在內的各種人工智能處理器的出口規則，限制總處理性能（TPP）超過 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，此舉旨在彌補一個漏洞，使中國客戶能夠購買大量性能較低的人工智能芯片，并將它們組合起來創建更強大的處理器。

新規定還可能意味著，中國不再可能利用芯粒技術（即預先開發的硅芯片，可封裝成更復雜的處理器）來規避計算能力限制。

根據更嚴格的規定，英偉達（Nvidia）的A800和H800 GPU--在2022年8月A100和H100數據中心芯片受限后為中國客戶量身定制的產品--不能再銷往中國。這些替代 GPU 曾受到騰訊控股、字節跳動和阿里巴巴集團控股公司等中國科技巨頭的追捧。

英偉達在 10 月 24 日向證券交易所提交的文件中表示，出口規定將“立即生效”，引發了人們對中國科技巨頭將無法收到已下訂單的擔憂。

“這將對中國大型人工智能模型的[發展]產生巨大影響，”DHchip Insights總監慕容素娟表示。

神都科技研究院院長張曉榮表示，國內所有依賴進口人工智能芯片的企業和項目都可能受到影響，從而加速創新替代國外技術。然而，自給自足的成功并不被視為理所當然，因為美國還收緊了對采用中國芯片設計并將其轉化為成品硅晶圓的全球芯片代工廠的合規要求。

如果設計中包含超過 500 億個晶體管和專為 AI 處理器定制的高帶寬內存 (HBM)，那么來自中國和其他相關國家的芯片制造訂單將引發外國代工廠的危險信號警報。

相比之下，Nvidia 的 A100 處理器裝有 540 億個晶體管。 在 Nvidia 采用 HBM 芯片來加速中央處理單元和內存堆棧之間的數據傳輸后，HBM 芯片越來越受歡迎。

10月，華盛頓將中國GPU公司壁仞科技和摩爾線程智能科技及其子公司列入貿易黑名單，這意味著它們將很難找到晶圓代工服務，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，無法由臺積電等領先代工廠生產，因為它擁有770億個晶體管。

另外，由于美國公司面向消費者的 GPU 是否也受到限制的不確定性越來越大，銷售 Nvidia 顯卡的中國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表示，最近幾天越來越多的客戶聯系他詢問價格。

“沒有人知道未來會發生什么，”周達說。 “所以我告訴我的顧客盡快購買。”