美国最新芯片出口管制如何暴露中国半导体供应链薄弱环节

尽管中国政府最近在实现半导体自给自足的总体目标方面取得了进展，但美国政府针对不太先进的光刻系统加强管制，暴露了中国在芯片制造设备方面的不足。

拜登政府的最新规定以国家安全为由，收紧了去年10月颁布的法规，旨在切断中国获得ASML公司较低级芯片制造设备和英伟达公司数据中心芯片的渠道，从而削弱中国的人工智能（AI）发展。

在这份长达121页的文件中，美国工业与安全局详细介绍了芯片制造工具出口管制的最新情况，加强了对半导体晶圆制造关键工艺所需的一系列设备的限制，包括光刻、蚀刻、沉积、植入和清洗。

更具体地说，它废除了适用于某些光刻系统的 "最低限度 "规则，该规则设定的实际门槛高于荷兰政府 6 月份公布的出口规则。总部位于荷兰的 ASML 将被限制向中国运输某些深紫外（DUV）光刻系统，包括其 Twinscan NXT1980Di。

研究公司 Counterpoint 的副总监 Drady Wang 表示：“如果没有可用的本地替代品，并且 1980Di 被淘汰，那么对先进节点和成熟节点的影响都将是巨大的。”

如果非美国公司的任何产品包含至少 25% 的美国技术，则最低限度规则将授予华盛顿对任何产品的长臂管辖权。 然而，该规则的最新调整实质上使美国原产技术的比例变得无关紧要。

“这意味着光刻系统，包括ASML和其他公司制造的光刻系统，一旦达到美国规定的参数，无论美国原产技术的比例如何，都将受到美国出口管制，”国银律师事务所律师Dennis Lu表示。

ASML 的 1980Di 已成为许多中国晶圆厂的行业主力，由这家荷兰公司于 2015 年推出。该步进扫描系统每小时可处理 275 个晶圆，其技术文献称，该系统可处理从成熟的 40 纳米工艺到先进的 10 纳米以下工艺的节点。然而，据一位业内人士提供的一份文件显示，最新版本中已删除了有关 10 纳米以下能力的内容。

两周前，中国电信设备巨头华为技术有限公司为其最新的 5G 手机配备了 7 纳米处理器，该处理器由中国顶级代工厂中芯国际 (SMIC) 制造，令世界震惊。 华为设计的芯片在华盛顿敲响了警钟，并可能突破了中芯国际现有晶圆厂设备所能实现的极限。

2022 年 10 月的限制旨在限制中国 14 纳米逻辑芯片制造能力、128 层 3D NAND 闪存芯片以及 18 纳米半间距国产 DRAM 芯片的制造能力。 中芯国际和中国最大的存储芯片制造商长江存储科技公司此后在技术进步方面面临限制。

分析人士认为，新措施如果严格执行，甚至可能会限制中国在成熟节点的产能扩张力度，而美国则试图堵塞灰色地带的漏洞。 台湾经济研究院半导体研究主任 Arisa Liu 表示，短期内中断是不可避免的。 中国克服出口管制的机会取决于它能以多快的速度用能够维持中国晶圆厂28纳米及以上成熟生产节点的国产替代品取代外国制造的DUV。

中国多年来一直致力于开发自己的光刻系统，并将希望寄托在国有企业上海微电子装备集团身上。 但该公司迄今为止最好的机器 SSA600/20 扫描仪只能实现 90 nm 光刻分辨率，远远落后于 ASML 和日本尼康。

中国电子生产设备行业协会副秘书长李金祥在八月的一次论坛上表示，目前还没有中国制造的光刻机可用于商业晶圆制造，并补充说开发此类设备并不容易。与此同时，美国的制裁促使一些中国芯片相关初创企业寻求投资资金，宣传自己有能力帮助填补被禁止的外国供应商留下的空白。 

在美国商务部发布最新的对华出口规则的第二天，江苏省东部一家芯片材料公司的创始人吴江给他的联系人名单上的投资者打了几个电话。这位 42 岁的企业家的公司供应半导体制造所必需的光刻胶，他表示获得政府拨款并不容易，但需要更多资金来支持研发。 在过去的一年里，吴江去了近十几个中国城市，参加了“无数的行业会议和展览”，与潜在投资者建立了联系。吴江的经历体现了全球最大半导体市场中的小企业在中美科技战和全球经济逆风下如何繁荣和苦苦挣扎。

对于中国人工智能行业来说，在华盛顿更新的规则下，未来看起来更加黯淡，这些规则将减缓中国开发大型人工智能模型的进展。在另一份长达 287 页的文件中，美国商务部调整了对包括图形处理器（GPU）在内的各种人工智能处理器的出口规则，限制总处理性能（TPP）超过 4800 的芯片，或总处理性能为 1600 但 "性能密度 "为 5.92 的芯片，等等。该文件称，此举旨在弥补一个漏洞，使中国客户能够购买大量性能较低的人工智能芯片，并将它们组合起来创建更强大的处理器。

新规定还可能意味着，中国不再可能利用芯粒技术（即预先开发的硅芯片，可封装成更复杂的处理器）来规避计算能力限制。

根据更严格的规定，英伟达（Nvidia）的A800和H800 GPU--在2022年8月A100和H100数据中心芯片受限后为中国客户量身定制的产品--不能再销往中国。这些替代 GPU 曾受到腾讯控股、字节跳动和阿里巴巴集团控股公司等中国科技巨头的追捧。

英伟达在 10 月 24 日向证券交易所提交的文件中表示，出口规定将“立即生效”，引发了人们对中国科技巨头将无法收到已下订单的担忧。

“这将对中国大型人工智能模型的[发展]产生巨大影响，”DHchip Insights总监慕容素娟表示。

神都科技研究院院长张晓荣表示，国内所有依赖进口人工智能芯片的企业和项目都可能受到影响，从而加速创新替代国外技术。然而，自给自足的成功并不被视为理所当然，因为美国还收紧了对采用中国芯片设计并将其转化为成品硅晶圆的全球芯片代工厂的合规要求。

如果设计中包含超过 500 亿个晶体管和专为 AI 处理器定制的高带宽内存 (HBM)，那么来自中国和其他相关国家的芯片制造订单将引发外国代工厂的危险信号警报。

相比之下，Nvidia 的 A100 处理器装有 540 亿个晶体管。 在 Nvidia 采用 HBM 芯片来加速中央处理单元和内存堆栈之间的数据传输后，HBM 芯片越来越受欢迎。

10月，华盛顿将中国GPU公司壁仞科技和摩尔线程智能科技及其子公司列入贸易黑名单，这意味着它们将很难找到晶圆代工服务，这与华为在2020年9月之后面临的困境类似。

Biren的BR100是一款高性能GPU，无法由台积电等领先代工厂生产，因为它拥有770亿个晶体管。

另外，由于美国公司面向消费者的 GPU 是否也受到限制的不确定性越来越大，销售 Nvidia 显卡的中国零售商已向客户施压，要求他们尽快下订单。 上海的显卡商人周达表示，最近几天越来越多的客户联系他询问价格。

“没有人知道未来会发生什么，”周达说。 “所以我告诉我的顾客尽快购买。”