[科技] 转帖：美国出口管制下中国半导体行业的演变

黑哥啥时改密码

删去了些许可能敏感的地方
文章来自美国某商业智库

自从我上次在这些页面中写到中国对美国出口管制的反应以来，2024 年 2 月，美国的出口管制措施和中国的实际情况都发生了很大变化。中国国内半导体行业的相对实力也受到了更多的媒体关注。国内代工领导者中芯国际 （SMIC） 生产的先进半导体产品拆解称，中国仅落后全球代工领导者台积电 （TSMC） 三年，尽管这些类型的预测可能具有误导性。
事实上，详细了解中国半导体行业正在发生的事情变得越来越困难。15 月，中国半导体行业协会 （CSIA） 向业内人士发出了不祥的警告，要求他们避免向媒体和外部顾问披露技术信息。2中国半导体制造业的模式与高性能计算机 （HPC） 行业类似。出于对 HPC 可能用于军事应用的担忧，美国于 2015 年实施了出口管制，从根本上迫使中国的超级计算行业停止公开披露新系统和技术进步。3
使中国半导体行业形势复杂化的是美国对整个行业的控制与人工智能的发展密切相关。到目前为止，在中国开发高级生成式 AI 的公司不必隐瞒有关其模型开发的消息，因为它们在消费者和企业领域运营。4美国对中国半导体行业的持续压力最终将迫使这些开发人员躲藏起来，使评估中国 AI 堆栈的进展变得更加困难，并限制美国对国家安全关注领域的可见性。
了解中国公司目前的发展状况——从科技集团华为到工具制造商，再到在先进半导体制造工艺气体和材料开发方面进行创新的小型参与者——也变得越来越困难，因为这个话题现在在政治上很敏感。美国最新一轮的出口管制为这个问题增加了另一个维度：数十家中国公司，包括晶圆厂、工具制造商和供应链上下游的小型公司，现在都卷入了美中在技术方面，特别是半导体方面更广泛的竞争。美国还在其控制措施中增加了高带宽内存 （HBM） 等关键组件。控制措施的扩大强化了国家安全顾问杰克·沙利文 （Jake Sullivan） 所说的“小院高篱笆”战略，该战略的重点是遏制中国开发人工智能先进能力的能力。5中国的回应，包括《不可靠实体清单》（UEL） 反外国制裁法 （UEL） 和许多其他内部政策等报复措施，现在已成为等式的一部分。北京还收紧了对关键矿物的出口限制，包括一些对半导体制造至关重要的矿物，即镓、锗、石墨、锑，以及即将推出的钨。6
与此同时，中国公司和官员正在认识到，先进半导体的原始硬件制造能力并不是唯一的决定性因素。随着华为从一家硬件公司转型为软硬件混合巨头，它正在努力为其 Ascend 系列高级 GPU 打造强大的软件开发环境。与此同时，该公司的 HarmonyOS 移动操作系统在过去一年中获得了广泛的关注，该公司现在正在提高其软件工程实力，以期在 GPU 和 AI 数据中心领域与 Nvidia 等公司正面竞争。7现在，在中国，获得用于计算的先进半导体硬件，这意味着训练大型语言模型 （LLM） 的能力，已经非常复杂了。
北京继续修改政府支持其复杂、庞大且仍然非常全球化的科技行业的模式和机制。到目前为止，它已经采取了政府对该行业和供应链关键部分的援助，以及新颖的融资和政策激励措施，以确保中国在未来十年内能够获得更先进的半导体。因此，在北京的行业和产业政策规划者中，既有短期动态，也有长期动态在起作用。该行业继续无视集中规划发展的努力，因此北京依靠公私合作伙伴关系、有针对性的资金以及华为等关键公司的更大回旋余地来推动美国出口管制和投资限制所针对的“瓶颈技术”的进展。就中国而言，处于行业前沿的公司必须继续创新，尽管他们在获得技术、支持和备件方面受到严重限制，同时为其供应链中基本没有美国和其他外国技术的未来进行规划。
北京风景
北京对半导体行业重要性的认识在过去一年中只增不减。随着包括在内的中国官员加大了批评美国出口管制的措辞，北京已经考虑采取报复措施，并希望将其国内半导体工业园区整顿下来。
中国高级官员逐渐加大了对美国控制的批评力度。今年3月，外交部长王毅声称，控制已经达到了“令人困惑、深不可测的荒谬程度”。8在 2023 年 11 月首次发表的强硬措辞的基础上，在 2024 年 4 月与拜登总统的视频通话中严厉批评了美国的出口管制政策。认为，这些限制代表了“压制中国贸易和技术发展”的努力。9在通话中，显然将美国的出口管制问题与美国**独立几乎等同起来，作为对北京的红线对这两个问题的比较反映了中国领导人如何将技术控制视为对经济增长的更严重的短期挑战，而台湾仍然是长期挑战。当美国在 12 月发布新的出口管制计划时，北京的回应有可能加强针锋相对的控制动态，并有可能扰乱全球半导体供应链。11
正如我在上一篇文章中强调的那样，北京对美国技术控制的主要回应包括开发新结构，为国内半导体行业提供更好的支持。这些工具和政策继续在各级政府中设计、构建和微调。2024 年的发展表明，除了跨多个行业供应链的高水平合作外，国内工业对复杂的长期产业政策规划的参与度比以往任何时候都高得多。
在更广泛的政府政策方面，北京还改革了其科技官僚机构，旨在提高政府和私营部门的创新能力。2023 年 3 月，成立了两个由党领导的重要新机构：中央金融委员会 （CFC） 和中央科学技术委员会 （CSTC）。这两项计划都是为了巩固党在重要领域的权威，并为协助实现技术发展的长期目标提供工具。虽然 CFC 在推动金融监管改革方面一直非常积极和公开，但 CSTC 一直保持低调。党的媒体除了向某些部委发布指示外，几乎没有报道其使命和行动。与其他组织和口号一样，北京现在认为，在美中关系和竞争的核心敏感技术方面，强调谁在做什么以及如何做几乎没有什么好处。
然而，根据 2023 年《关于地方科技发展中央指导基金管理办法的通知》，CSTC 开始对中国的科技部门和支持生态系统产生重大影响，通过发布新的指南，确定地方战略性技术部门发展的中央资金的优先顺序。12新办法强调，资金将优先用于 （1） CSTC 批准的需要中央财政支持的重大科技项目和 （2） 区域科技创新生态系统，可能包括上海等地正在开发的以半导体为重点的生态系统。这些优先事项表明，在 CFC 和 CSTC 之间，北京正在构建一种更加集中和集中的方法，为重要部门提供资金，而不仅仅是基础研究。北京似乎希望减少它认为某些行业的浪费性支出和产能过剩，同时弥补过去对半导体等需要长期规划和投资视野的核心硬技术领域的忽视。这是北京思想的重大转变。
尽管中国的半导体计划保密，但新的领导者和支持结构已经开始出现。为半导体行业制定政策目标的一个主要新结构是丁学祥副总理领导的领导小团体 （LSG）。该 LSG 还批准并购，并与 CSTC 等其他中央机构进行协调。2024 年 6 月，中国官方媒体透露丁俊晖是 CSTC 的负责人，这一角色使他获得了很高的地位，可以将半导体行业的政府研发引导到针对战略技术瓶颈的私营部门公司。13关于 LSG 的角色、下属和计划，以及 Ding 作为 CSTC 负责人的角色和职能的信息仍然很少，这反映出北京对该行业的敏感程度越来越高。另一位体现北京对半导体行业承诺的官员是中国国家发展和改革委员会副**斌向里斌，该委员会是一个主要负责宏观经济管理的强大行政部门。在被任命为国家发改委委员之前，他在中国科学院 （CAS） 工作，领导光学和精密电子学的研究;在国家发改委，他在半导体问题上发挥着主导作用，并在北京称之为“瓶颈技术”的其他领域发挥着主导作用。14
华盛顿的风景
从华盛顿的角度来看，对半导体制造技术和 GPU 的更严格控制正在达到其目的。政策制定者必须稳步扩大“小院高篱笆”，每年更新出口管制已成为常态。美国商务部正计划在 2022 年 10 月和 2023 年 10 月的主要发布的基础上，在拜登政府的最后几天发布一套复杂的新技术控制规则。15预计这些规则将涵盖对 AI 硬件至关重要的新技术，例如 HBM。这些规则还可能包括对外国直接产品规则 （FDPR） 的重大重写，使美国官员在限制从美国和其他外国工具制造商的海外工厂销售制造工具方面具有更大的灵活性。此外，新规则将扩大限制出口到中国某些指定设施的工具类型。
该一揽子计划**扩展了中国受最终用途管制和与军事最终用途 （MEU） 相关的新设施名称约束的公司和设施名单。16这些指定旨在允许商务部对不同类型的设施实施不同类型的控制，并扩大对可能支持这些设施的美国人的控制。尽管如此，它们也可能在美国供应商，尤其是工具制造商中造成很多不确定性。2022 年 10 月的最终用途控制已经造成了相当大的不确定性，即大型园区内的哪些特定设施受这些控制，哪些不受控制。17新规则可能会放大这种混乱。
预计新名单上将有大约 130 个新组织，包括区域子公司和设施。这些设施包括 （1） 大约 8 到 10 个新的前端制造设施，包括一些据称与科技集团华为有关的“专属晶圆厂”，该工厂已经在工业和安全局实体清单上，并受到最初的 FDPR 控制;（2） 与中芯国际和其他一些公司有关联的新晶圆厂，包括已经在实体清单上但现在有新控制措施的晶圆厂;（3） 中国最重要的半导体制造工具制造商，包括刻蚀领导者 AMEC 和 Naura 等公司，以及光刻领导者 SMEE;以及 （4） 这些公司的有限数量的子公司。18
最初，BIS计划将所有与华为相关的公司列入实体清单，包括国内领先的动态随机存取存储器（DRAM）制造商CXMT。然而，CXMT 最终被排除在外，这可能是因为该公司已采取措施遵守 BIS 最终用途控制，并且是日本工具制造商的重要客户。19
新规则也是为了推动荷兰、日本和美国于 2023 年 1 月达成的“三边协议”。这项非正式和非公开的协议试图在三个国家之间找到与美国于 2022 年 10 月取消的单方面控制有关的某种一致性。在整个 2023 年，美国推动两国政府围绕向中国出口的一系列半导体制造工具颁布新的出口管制条款，日本和荷兰最终都这样做了，然后美国随后在 2023 年 10 月和 11 月实施了另一轮管制。荷兰和日本抵制管制的某些关键要素，尤其是最终用途管制和国内人员管制，因为这两个国家都不能轻易地将这些类型的条款纳入其现有的出口管制制度。20两国政府以及韩国政府也不同意美国商务部在 2022 年一揽子计划中包括的内存控制的必要性。21
因此，新规则将试图弥合三国政府之间的现有分歧，同时也拖累了韩国这个重要的设备和备件供应国，同时也为日本和荷兰提供了一些政治掩护。后两者担心北京的潜在报复可能会影响重要的技术领导者和国家冠军，例如荷兰的全球光刻领导者 ASML 和日本的 TEL、Nikon 和 Canon。22尤其是日本，它仍然担心北京可能会限制镓和石墨的出口，这些关键矿物的日本电池制造和半导体材料制造商仍然严重依赖中国的来源。23因此，新规则包括对某些国家/地区的豁免，例如荷兰、日本和韩国，作为这些国家/地区相对于中国的保险。然而，这些政府很可能在某种程度上默许了该规则，即随着时间的推移，他们将与该规则的精神保持一致，并鼓励国内公司逐步限制对“实体上市”公司和设施的部分销售。24这种默许可能是由于商务部警告说，如果这些国家不开始遵守，商务部可能会面临国内政治压力，要求对中国公司的外国供应商实施控制。
最后，华盛顿越来越不得不应对美国技术领导者对美国持续加强控制措施的重大抵制。例如，截至夏末，美国工具制造商越来越多地表达了对本国行业所遭受的损害以及美国出口管制对中国半导体行业创新的巨大推动力的担忧。例如，美国半导体行业的一些人认为，日本和荷兰政府比美国商务部更擅长保护其领先科技公司的利益。他们指出了这些控制措施不断增加的成本和附带损害，并质疑美国的全面控制措施是否服务于明确的国家安全目标。25在 8 月致美国商务部的一封信中，几位美国立法者批评了出口管制，他们声称这些管制使一些美国工具制造商陷入了“死亡螺旋”。26美国工具制造商继续获得支持中国某些设施的许可证，包括据称由华为支持的设施，但由于规则的扩大，数量逐渐缩小。27
华为的重要性
新规则对涉嫌华为关联公司的谨慎打击反映了美国商务部对这家科技集团在中国半导体行业中的作用的认识不断提高。在我之前的文章中，我推测北京可能已经委托一家大型国有企业 （SOE） 协调更广泛的半导体制造创新努力。现在，北京似乎选择了一家大公司来担任这个角色：科技集团华为。华为新近获得的声望似乎表明，工业和信息化部 （MIIT） 与强大的国家发改委之间的辩论已经以对后者有利的方式结束。国家发改委认为应该放宽华为的自由来帮助推动行业创新，这一观点似乎超过了工信部倾向于将国家集成电路产业投资基金（“大基金”）作为行业重点发展的主要驱动力的观点。28这种复杂的官僚互动将产生意外和曲折，特别是因为，正如一位观察家所说，“国家发改委基本上给了华为一张空白支票”。29
甚至在 2020-21 年大基金倒闭之前，以及 NDRC 内部关于如何重组半导体行业监管的辩论之前，华为似乎已经制定了一项计划，以推动整个行业供应链更加独立于美国。当美国商务部于 2020 年 8 月对华为全面实施 FDPR 时，迫使全球代工领导者台积电等主要合作伙伴切断与该公司的联系，华为成立了一家名为华为精密制造的公司。30华为精密制造的全部业务运营范围尚不清楚，但它似乎专注于半导体制造技术。
总体而言，华为已经展示了一种全面且不断发展的方法来满足其半导体需求，这些努力可能会得到回报。2020 年 8 月之后，华为开始投资多家半导体前端制造公司及其供应链中的其他公司。据业内人士称，该公司还启动了一项新的努力，以瞄准和招募半导体设备团队，同时也开始识别和收购封装和测试设施。同时，该公司利用内部专业知识精密制造整体组件和更大的模块，以实现华为产品更完整的系统集成。一个引人注目的结果是，华为可能能够封装其新款 Pura 70 （P70） 智能手机中使用的长江制造内存。31
华为似乎正在半导体行业的供应链中开展多项并行工作，并与所有主要参与者合作推进所谓的“塔山计划”。该公司的芯片设计部门 HiSilicon 对这项工作至关重要，该公司继续与美国电子设计自动化 （EDA） 工具合作，但越来越有能力设计出美国技术，甚至可能来自领先的主要知识产权持有者 Arm 的芯片设计。虽然华为持有 ARM v9 的许可证，但海思可能会转向设计更多基于 RISC-V 且不受 ARM IP 约束的半导体。32
GPU：中美科技竞争的新焦点
对于华为和中国的工业规划者来说，先进半导体——特别是用于训练 AI 模型和加速高性能计算 （HPC） 的图形处理单元 （GPU）——是中国必须能够在国内制造的重要技术之一。
当然，减缓中国公司设计和训练所谓前沿人工智能模型的能力是美国出口管制的一个核心理由。因此，在过去一年中，建立国内设计先进 GPU 的能力变得更加紧迫。正如我在上一篇文章中所讨论的，GPU 在中国的情况很复杂。除了华为等国内资源和资金雄厚的初创公司（即 Biren、Moore Threads 和 Enflame）外，中国公司还可以继续获得功能强大的 Nvidia GPU 库存。这些资源通过新的 GPU 访问方法得到增强，包括将 GPU 转移给中国最终用户的努力，以及中国公司越来越多地使用超大规模“基础设施即服务”提供商和租用 GPU 访问权限的小型云服务。33
现在有四家公司争夺成为中国领先的 GPU 制造商：华为、Biren、Moore Threads 和 Enflame。还有其他有抱负的公司，如百度和阿里巴巴，不太可能拥有足够的经验丰富的高管和工程师来开发一个现实的、可扩展的 Nvidia 生态系统替代方案。34人力资本是软件开发生态系统的必要条件，也是解锁 GPU 利用率进步的关键。
培养整个生态系统、开发人员的工具以及不断发展的能力，对于中国的 GPU 竞争者来说将是决定性的。在这方面，华为拥有许多优势，并试图围绕其 Ascend 系列数据中心处理器构建一个软件生态系统，其中包括 Maleon GPU。华为在不同的领域成功地做到了这一点;在美国于 2019 年切断对关键 Android 服务的访问后，该公司从头开始构建了 HarmonyOS。然而，先前存在的 GPU 软件支持生态系统在 Nvidia 周围更加根深蒂固，而 AMD 的根深蒂固程度则较小。此外，考虑到美国的出口管制限制了中芯国际生产先进半导体的能力，华为在生产足够数量的先进 GPU（例如 Ascend 910C 数据中心芯片的一部分）以及继续提高硬件性能方面面临着重大挑战。35华为还面临着招聘足够软件工程师来快速攀升软件支持的学习曲线的挑战，尤其是在 AI 和机器学习 （ML） 环境中的硬件加速方面，Nvidia 的 CUDA 在该环境中占据主导地位已有一段时间。
Biren 等初创的中国 GPU 设计师面临着与华为类似的挑战。Biren 和其他 GPU 初创公司的员工都是来自 Nvidia、AMD 和其他领先的西方半导体公司的经验丰富的行业人员，但他们缺乏华为的财务深度。因此，Biren 和 Enflame 都在寻求在香港进行 IPO，以筹集资金用于额外的招聘和扩张。36中国的 GPU 设计公司现在大多无法使用 TSMC 来制造他们的设计;Meta X 和 Enflame 等一些公司选择降级性能，以便能够继续使用全球代工领导者台积电。37围绕国内晶圆代工巨头 SMIC 形成了一个中心瓶颈。中国最大的制造商必须将其用于先进节点生产的有限资源分配给目前占据最大份额的华为、GPU 初创公司和许多其他中国设计公司，这些公司已经或可能被切断了使用外国代工厂制造其先进设计的机会。
所有主要参与者也将寻找其他方法来提高硬件性能。选项包括 GPU 到 GPU 通信和更多地使用高带宽内存 （HBM） 等技术;其中一些可能性（例如 HBM）已经受到了美国出口管制的进一步压力。38
中国政府尚未对国产 GPU 进行认证，部分原因是有些 GPU 基于获得许可的外国技术。与此同时，北京已口头命令数据中心公司优先从国内供应商处购买 GPU，进一步激励 GPU 的整个供应链继续扩展和创新。2024 年 9 月下旬，更明显的是，中国政府负责产业政策要素的部门正在向国内公司发布非官方指南，以避免从英伟达购买更多 H20 GPU。39
在过去六个月中，利用许多国内参与者的 GPU 的新 AI 云平台的出现速度加快。例如，11 月，Biren 宣布正在与腾讯支持的 Infinigence 公司合作，以寻求提高其 GPU 训练性能的方法。Infinigence 提供基于云的计算服务品牌，全部通过其 Infini AI 平台提供，在西方供应商 Nvidia 和 AMD 的硬件上运行，包括美国出口管制限制的 GPU，如 RTX 4090、A100 和改进的 A800，以及包括 Biren、华为、Cambricon、Illuvator Corex 和 Moore Threads 在内的国内领导者。40MiniMax 和 Zhipu AI 等领先的中国 AI 初创公司已经利用了 Infinigence 的服务，而中国的主要云提供商和电信公司也提供类似的服务。
截至 2024 年底，中国国内外都做出了重大努力，使用各种方法从 Nvidia 和 AMD 购买受限 GPU。多家媒体的调查强调了这一趋势。从中国境外转移到中国最终用户的 Nvidia GPU 数量似乎很少，不太可能满足可靠访问数以万计的 GPU 进行 AI 模型训练的基本需求。41此外，美国官员在 2024 年底一直在努力制定一项政策，以防止先进 GPU 被转移到中国，或被中国研究人员在其他具有战略意义的地区（如中东）访问，以开发人工智能数据中心。42
事实上，GPU 问题阐明了紧急政策优先事项与半导体制造行业、数据中心建设和软件开发生态系统之间的联系网络。例如，中国的 GPU 问题不能仅仅被视为单个公司的问题，而应被视为扩大国家计算能力的更广泛努力的一部分。北京已制定计划，通过国家统一算力网络 （nucpn） 大幅扩展国家计算基础设施，包括针对 AI 应用优化的基础设施。这个由政府支持的大型项目由 NDRC 监督，于 2022 年启动。43
北京希望 nucpn 能够让中国汇集来自全国各地的计算资源，将计算能力分配到最需要的地方，类似于电网。在此过程中，该项目将利用中国的优势，通过大规模和中央规划来弥补技术弱点。与中国政府的其他大型项目一样，NUCPN 也有着崇高的目标。许多此类项目都远未达到其既定目标。然而，即使是中国宏伟的国家技术计划也会影响省级和地方政策层面的投资重点，并最终影响中国公司的投资决策。
nucpn 项目仍处于早期阶段，其目标非常雄心勃勃。到 2025 年，国家发改委希望指定的“国家枢纽节点区”算力占全国新增算力的 60%。该计划设想的总计算能力超过 300 exaflops，其中 35% 的容量基于 GPU;到 2025 年，国家数据存储容量超过 1800 EB，其中其中 30% 构成高级存储。根据一些研究，截至 2023 年底，中国的总计算能力为 230 exaflops。44因此，如果工信部的目标是到 2025 年达到 300 亿亿次浮点运算的国家计算能力，那么容量将比工信部估计的 2022 年中期水平翻一番。华为等一些中国公司提出了更雄心勃勃的长期国家目标。
2024 年底的报告表明，一些主要数据中心参与者已经建立了仅在国内硬件上运行的设施，这些设施可能是 nucpn 的一部分。9 月，电信运营商和数据中心巨头中国电信旗下的一个部门声称，它仅使用国产半导体训练了两个 LLM，其中包括一个具有 1 万亿个参数的模型。45中国电信人工智能研究院在微信上的一份声明中声称，这一努力“表明中国已经真正实现了国内法学硕士培训的完全自给自足”。目前尚不清楚哪些处理器和 GPU 用于训练，但很可能是华为 Ascend GPU 和鲲鹏处理器或其他国产 CPU 的某种组合。中国电信此前曾承认使用华为硬件。与阿里巴巴、百度和字节跳动等大型科技平台可用的类似集群相比，中国电信用于训练模型的集群规模很难确定。目前还不清楚训练模型需要多长时间，因为一个具有尖端硬件的 1 万亿个参数模型可能需要两到三个月的时间，具体取决于训练设置和模型架构。46
系统集成：工具制造商和晶圆厂
华为和其他中国 GPU 开发商能否克服某些硬件限制，生产出可在 AI 数据中心集群中用于训练高级模型的处理器，最终取决于对高级工具的访问。先进光刻技术现在和将来都是中国模具制造行业的一个缺口。中国光刻领导者 SMEE 在开发更先进的浸没式光刻系统方面进展缓慢;其能力远远落后于全球领导者 ASML 以及日本公司 Canon 和 Nikon 等行业主要参与者。
光刻技术体现了先进半导体制造背后的深刻复杂性。光刻工具制造商必须掌握一套先进的技术：光源，通常是激光;用于聚焦激光的光学系统;确保曝光准确性的对准系统;光刻胶，暴露在光线下的材料;以及光掩模，其中包含要在半导体晶片上创建的电路元件的图案。通常，光刻工具制造商充当系统集成商;除了与第三方合作获得光刻胶外，该公司还必须集成光学元件、光源和对准系统，这些都是外包的。创建光掩模涉及光刻系统制造商之间的合作，光刻系统制造商为设备设定规格，以及前端制造商的工艺开发，他们与光刻制造商合作，优化工艺并为生产最终光掩模的公司准备设计。
遗憾的是，很难评估先进光刻这些关键领域的进展水平，以及华为和海思在多大程度上发挥主导作用。毫无疑问，已经取得了一些进步。显然，作为其“塔山 [战斗] 计划”的一部分，华为通过与上海集成电路研发中心 （ICRD） 和包括 SMEE 在内的国内工具制造商合作，建立了自己的实验制造工厂。这家工厂可能已经运行了至少两年。47
正如我之前所指出的，中国前端制造商解决先进光刻问题的方法有多种途径。只要维修和备件允许，制造商将继续使用 ASML 的先进深紫外 （DUV） 工具。2023 年 10 月和 2024 年底美国新的出口管制限制了工具的销售，使情况变得更加复杂。目前尚不清楚荷兰政府将与ASML合作，对ASML在中国的现有DUV安装基地实施任何新的控制措施，特别是在中芯国际和相关设施，包括涉及华为相关人员和研发工作的任何控制措施。这引发了许多问题，例如叠加阈值以及 ASML 如何处理中国现在受到限制的设施（包括中芯国际）的现有工具的软件更新。48
与此同时，越来越明显的是，中芯国际无法利用其现有的 DUV 设备实现可称为 3 纳米工艺的产品。大多数行业观察家都认为 5 纳米是这里的极限。中芯国际的 N+3 工艺可以使该公司达到接近台积电 N6 或三星 5 纳米工艺的密度水平。在最好的情况下，工艺技术的另一次迭代可能意味着实现一个能力略低于 TSMC 的 N5 工艺的节点。49
过去一年里，关于华为与中芯国际和SiCarrier合作寻求的技术，包括四重图形化（SAQP）在内的技术，已经有很多文章50用于使用低至 3 纳米级节点的 DUV。51华为和中芯国际都已获得 SAQP 和其他 SAxP 方法的专利，SiCarrier 也是如此。52但行业专家对使用基于 DUV 的 SAQP 获得 3 纳米级节点的可能性持怀疑态度。一位人脉广泛的行业观察家在 11 月指出，“在与一家为中国半导体行业供应材料的公司讨论时，他解释说，全程进行 SAQP 真的很困难，而中芯国际仍然没有完全掌握这个过程。53从进行 7 纳米级节点生产的某些能力转变为 5 纳米级节点生产是非常困难的。行业专家认为，通过这条途径实现 3 纳米级节点生产不太可能，并且在实现这一目标之前，转向 EUV 的努力可能会证明是成功的。
显然，华为与中芯国际和SiCarrier等合作伙伴合作，正在研发使用现有DUV系统的方法，以达到更先进的节点。但媒体对这个问题的报道往往具有误导性，因为这些公司如何进入超出台积电和英特尔等其他公司所做的事情的领域，试图扩大 DUV 系统的使用以避免使用 EUV 系统。很难确定这些技术将有多成功以及商业收益是多少。54不过，这种方法确实为华为和中芯国际提供了一条前进的道路，并且可能会花费大量精力来尝试利用现有专利和其他行业专业知识来实现这一目标。SiCarrier 将成为定于 12 月中旬发布的最新一轮美国出口管制的目标。2024 年底，华为创始人任正非承认，该公司面临着一条充满挑战的道路：“美国的技术和工具非常好......但华为不能使用它们;我们别无选择，只能创建自己的工具。开放式创新和利用他人的先进成果是企业的真正前进方向。任的评论表明，华为打算利用一系列现有技术和专利。55
获得先进光刻技术的希望——类似于极紫外光刻 （EUV） 技术的能力，这是 ASML 的唯一属性——现在似乎牢牢地掌握在华为手中。华为领导的努力是一项长期战略，也包括其他参与者。例如，9 月，国内光刻领导者 SMEE 发布了一项与 EUV 相关的 2023 年专利，这揭示了 SMEE 已经加大了与 EUV 相关的研发。华为可能正在领导和协调整体工作。56华为还可能尝试从 ASML 的一些供应商那里招聘在对 EUV 至关重要的关键子领域具有专业知识的工程师。
其他主要参与者专注于先进光刻工艺的其他组成部分。2024 年 9 月，工信部发布了一份重要的报告，重点介绍了涉及其他关键工艺领域的技术，但不包括公司，例如湿洗、光刻胶涂布机、离子注入和等离子蚀刻。57下表列出了工信部发行版隐含的几家公司。鉴于所有这些领域的技术进步话题的敏感性，工信部发布似乎不太可能包括在华为的支持下在中国各地的工厂以及使用国产工具试产线的先进设施中所做的任何工作。
除了先进的光刻技术，中国的国内工具制造商都在努力改进他们的工具产品，并试图在自给自足的驱动力与保持与全球半导体行业的联系之间取得平衡。2024 年 8 月，中国主要工具制造商的高级官员指出，随着先进光刻技术的作用发生变化，蚀刻、薄膜和其他设备的重要性也随之增加。58

盘点中国国内半导体行业
正如 2024 年底中国半导体行业的情况很复杂一样，评估 2025 年及以后的发展方向也是如此。在行业层面，情况远比任何一家公司的表现所表明的要复杂得多，尽管华为的麒麟系列智能手机 SoC 受到关注。在中国的技术领域，重点已经远远超出了在半导体节点上实现更小尺寸。目前，关于系统工程层面的争论要广泛得多，包括芯片设计、器件集成和新型高级存储器源的使用。除了半导体制造领域，还有其他更大的问题正在发挥作用。其中包括需要支持开发生态系统，以及努力利用新技术，例如硅光子学、软件定义硬件和先进的封装方法。也许更重要的是国家政策层面，北京已经采用了新的产业供应链组织和“国家计算”战略。
对于观察者来说，看穿围绕新技术声明的炒作仍然是一个挑战。例如，在 10 月，围绕中国在硅光子学方面的研发突破又发生了另一个故事，硅光子学是一项重要的新兴技术，但在 2030 年之前可能不会改变游戏规则。然而，这项技术已经被用于提高数据中心的传输速率，华为正在探索在这些设置中的更广泛用途。
同时查看智能手机硬件和高级 GPU 可以告诉我们一些关于前进道路的信息。我们现在可以比较基于麒麟 SoC 的两代不同智能手机的设计：Mate 60 和 P70。Mate 60 智能手机的设计于 2023 年 8 月发布，包括几项系统工程级别的改进，例如电源，这有助于消除使用不如其他国际市场领导者先进的工艺节点的一些缺点。与 Mate 60 相比，Pura 70 （P70） 对美国技术的利用程度要小得多。据估计，P70 的某些版本从中国采购的零部件比例为 90%。60尽管关于拆解以及如何估计对外国零部件的完全依赖存在一些争议，但趋势表明工程师打算设计出 100% 的非中国零部件。
设计出外国组件和技术将仍然是一个复杂且不断发展的过程。P70 的核心“片上系统”（SoC） 略有改进。但存储半导体可能是中国国内企业在过去两年和未来最重要的进步领域。行业报告表明，长江存储在 P70 中提供了 NAND 闪存，它可能是由华为封装的。61相比之下，早期 Mate 60 中的 NAND 内存可能由韩国公司 SK 海力士制造，并从可追溯到 2020-21 年的库存中提取。62如果这是真的，这对华为和长江体育来说是向前迈出的重要一步，但华为在为其智能手机和其他先进消费产品获得先进 DRAM 方面仍然面临挑战。
要获得长江存储等实体清单上公司进展的准确信息仍然具有挑战性，因为这些公司并不急于公布新的突破。一些行业观察家认为，CXMT 生产的 LPDDR5 DRAM 在一段时间内对于 Mate 系列智能手机来说已经足够好了。63继长江地铁公司 2022 年 12 月被列入实体清单后，该公司启动了一系列代号项目，以“武当山”为起点，旨在迭代技术进步，将美国工具制造商从生产线上移除，并最终完全转向国产设备。64长江存储一直与国内公司 Naura 密切合作，以取代 Lam Research 和 Applied Materials 等美国工具制造商。65尽管该行业现在发现自己处于高度动态的境地，但可以确定未来 6 到 12 个月的许多趋势。
首先，中芯国际可能会与华为和海思合作，试图提高 5-6 纳米节点的良率，并将产能提高到能够为华为和其他中国顶级人工智能公司提供足够人工智能和服务器 CPU 半导体的水平。这几乎可以肯定是近期目标。2024 年 9 月下旬，《南华早报》报道称，华为已经向一些中国主要科技公司提供了 Ascent 910C 的样品。66使这个问题复杂化的是，对华为鲲鹏服务器芯片和麒麟SoC的竞争需求，几乎可以肯定，它们的良率与Ascend系列不同，并且很可能在中芯国际和SMSC的不同生产线上生产。因此，挑战在于让华为能够在更长期（比如两到三年）内继续生产有竞争力的手机 SoC。
围绕中芯国际先进半导体良率的任何讨论，美国商务部不断向美国、荷兰和日本的工具制造商施压，要求限制中芯国际最先进的生产设施对其工具的支持。据一些报道称，去年夏天，此类工具的问题可能减缓了华为 910B 芯片的生产。67这种情况可能会有很大的波动，具体取决于备件的可用性和技术人员保持工具运行的能力。虽然一些报告表明 Ascend 910B 去年夏天的良率仅为 20%，但截至 10 月，这一性能很可能已经提高到 40% 左右，使 Ascend 系列芯片的总产能翻了一番，达到每年约 100 万颗。68
其次，华为可能有自己的备份策略，用于持续改进与智能手机、服务器和 GPU 应用专用集成电路相关的 SoC 和集成系统。一个关键指标将是新 Kirin-9100 SoC 的规格：行业消息人士表示，其 CPU 没有显着改善，但 Maleon GPU 和功耗却有了重大改善。取得进展可能至关重要的是获得一些早期 HBM，截至 2024 年 10 月，这些 HBM 并未受到向中国出口的管制。在美国可能于 2024 年 12 月中旬发布对 HBM 的管制之前，包括华为和百度在内的中国公司一直在囤积三星的 HBM。69由于华为自 2020-21 年以来一直保持的 DRAM 库存已用于先进的智能手机设计，同时等待国内替代品，因此 HBM 库存可能在一段时间内足以满足华为等国内 GPU 制造商的需求。然而，目前尚不清楚更先进的 HBM 的国内来源。尽管如此，中芯国际和华为内部的设计和生产流程迭代，与各种国内外工具制造商合作，是一种不可替代的工程经验，可以开发任何其他方式都无法获得的能力，帮助所有参与者攀登学习曲线。
围绕将现有浸入式 DUV 工具的功能扩展到 5 纳米节点以下的努力是否成功，以及华为和其他公司努力开发先进的 EUV 级光刻和相关供应链的现实时间表，仍然存在许多问题。这个时机最终将取决于两种最有可能的技术方法中的哪一种成功。
主要方法似乎使用激光产生的等离子体 （LPP） 作为光源。行业观察家认为，这项技术的原型已经生产出来，正在一个未知的地点进行测试。这个 EUV 项目可能会让华为获得光源和其他组件的使用权，之后它可能会在明年开始整个系统的工作，可能在上海的主要新研发园区，靠近其设计和制造合作伙伴，如 SMEE 和 SMIC。
华为可能的目标是分阶段推出该功能，以促进工程学习过程并确保大批量制造 （HVM） 的可行性。第一阶段将建立在以前在 5 纳米节点的经验之上，旨在在不依赖多重图形化的情况下生产 5 纳米半导体。如果该系统的要素在 2026 年整合在一起，那么风险生产可能会在那一年开始，到 2027 年，我们可以期待看到 HVM 用于商用设备，例如华为 Mate 系列智能手机。一些行业消息人士认为，这个过程已经足够深入，以至于在 2025 年正式批准之前可能会产生风险。鉴于很难从外部评估阻塞点技术在许多不同的发展路径上走了多远，因此应谨慎考虑所有这些判断。
正如我在上一篇文章中所指出的，EUV 的第二种更具实验性的方法是稳态微聚束 （SSMB）。在这一点上，中央当局似乎直到最近才为这种完全不同的光源方法提供了更多资源。这表明任何基于 SSMB 的系统要到本世纪末才能变得可行。虽然 LPP 方法基本上重复了 ASML 所走的道路，但像 SSMB 这样未经证实的新方法还需要在相关技术方面取得更多突破，包括掩模、曝光成像、反射器、光刻胶等。
无论采用何种方法，华为获得 EUV 的努力都将受益于与行业合作伙伴的密切合作。中芯国际和华为，以及来自 Naura、AMEC 等主要工具制造商的团队，可能会让他们的顶级工程师在上海的华为新园区共同合作，研究可能同时使用 LPP 和实验光刻技术的工艺。70使用 EUV 系统与其他工具和关键材料相结合，以足够的产量从中试线到 HVM 至少需要一年时间。与浸入式 DUV 的多重图形化等技术相比，启动和运行 EUV 系统的潜在收益在吞吐量和良率方面非常高，以至于他们可能会不遗余力地尝试。一旦试产线全面投入运行，整个工作将在中芯国际工厂进行扩大，该工厂可能是 SMSC 在上海的先进晶圆厂之一。71
领导者华为、长江地铁、中芯国际、中芯国际和其他行业在 2025 年面临的挑战是巨大的。然而，该行业已经取得了进步，已经超越了观察者可以使用长期存在的技术参数简单地比较技术能力的程度。HBM 和先进封装等关键技术，加上系统工程、先进的 AI 辅助半导体设计以及互连 GPU 等先进芯片的新方法，重新定义了行业的基准。如果不考虑支持软件生态系统、连接和驱动数以万计的 GPU 的新方法以及 LLM 的设计和训练方法的变化等因素，对原始计算能力的简单比较就越来越没有用处。
观察家需要一个不同的视角来衡量中国企业相对于全球领先优势的位置。72这个镜头必须包括我在这里试图定义的所有四个层面：半导体行业本身、系统工程、支持生态系统和国家政策。
一些经验丰富的中国半导体行业官员试图降低实现先进节点工艺能力的优先顺序，称其风险使中国公司陷入“路径依赖”，成为更大创新的障碍。2024 年 5 月下旬，中国集成电路创新联盟集成电路分会会长、中国集成电路创新联盟副理事长兼秘书长、行业资深人士叶天春在广州举行的中国第二十六届集成电路制造年会暨供应链创新论坛上发表了细致入微的演讲，提出了这个问题。Ye 指出，“外部压力 [阅读美国出口管制] 将迫使中国 IC 行业比全球半导体行业领先 7 到 8 年创新道路。73Ye 表示，这种前瞻性规划是必要的，以避免中国公司主要专注于追赶与其他行业类似的发展道路。Ye 特别指出，中国公司需要改善 3D 系统封装和产品设计架构创新之间的联系。在演讲中，Ye 还观察到，全球逻辑器件架构现在正在从 FinFET 转向全方位栅极 （GAA）。74随着美国最终于 2024 年 8 月实施多边控制以限制向中国出口 GAA 技术，中国公司将面临转向 GAA 架构的挑战。75叶先生是顶级行业领导者之一，他就中国半导体行业的现状向国家发改委等政府机构提供建议，并规划中国迈向和超越当前“瓶颈”技术的道路。
随着出口管制计划的影响扩大并触及中国国内半导体制造供应链的更多部分，中芯国际、长江金属和长江地铁等中国公司在制造逻辑 （NAND） 和内存 （DRAM） 芯片方面取得进展的需求面临重大挑战。在某些时候，囤积策略会耗尽其实用性，因此需要一种新的方法或显著降低复杂成品系统（如智能手机和高级 GPU 和集群）的性能。到 2025 年，HBM 和其他先进存储器将成为中国公司设计先进系统的关键领域。
美国对记忆的出口管制在国内仍然存在争议。大多数美国行业参与者仍然声称，他们认为美国政府在 2022 年 10 月的限制方案中包括内存的理由是不够的，因为对逻辑的其他控制限制了性能最前沿的进展。76截至 2024 年底，中国国内 DRAM 领导者 CXMT 似乎没有能力在不违反美国出口管制的情况下，进行超越 HBM2E 的先进 HBM 所需的研发试点。77CXMT 能否继续避开美国的出口管制，同时在先进 HBM 等领域进行研发仍不清楚。鉴于 HBM 也是一种先进的封装技术，包括华为和封装领导者长电科技在内的其他中国公司也可以参与开发 HBM 的改进。78缺乏对新一代 HBM 的持续访问将继续限制 Ascend 900 处理器的性能。
华为将在中国半导体行业保持领先地位，尽管人们对其主导地位存在担忧。如上所述，华为在半导体行业的领导地位是 2024 年中国科技领域最明显、最引人注目的发展之一。10 月，该公司开设了莲丘湖综合体，其建筑面积几乎是 Alphabet 在加利福尼亚州山景城的总部的 10 倍。79此外，上海和长江三角洲已成为中国半导体行业的中心，该行业约 60% 位于那里，现在以华为新园区为中心。80即便如此，截至 2024 年底，中国技术、学术和研究部门的某些圈子已经对华为主导该行业的后果表示担忧。领先的计算机科学家孙宁辉谈到了华为在多个技术领域的主导地位。81另一位不愿透露姓名的行业专家表示，过分依赖一家公司并不支持健康创新生态系统的发展，尤其是在深圳企业集团在竞争政府采购和其他方面获得优惠待遇的情况下。中国半导体行业的其他人认为，这些批评者过分夸大了华为的作用，让华为这样的公司占据主导地位，将有助于中国通过出口管制和投资限制来克服西方的压力。82
在 2024 年 10 月基于包括华为 Ascend 910B 服务器半导体的系统的技术拆解的报告中，TechInsights 暗示 910B 是在台积电制造的，这在业内引起了不小的反应。与加密货币亿万富翁有关联的第三方公司 Sophgo Technologies 似乎充当了代表华为使用台积电代工服务制造半导体的剪贴子。83两家公司都否认了这一点。这个问题凸显了美国的出口管制如何使台积电处于非常尴尬的境地，该公司被允许与一些中国公司合作，但不能与其他公司合作。这些指导方针模糊不清，让台积电承担了解决不属于公司正常能力的复杂问题的负担。84一方面，与中国智能设备制造商小米合作（小米不在商业实体清单上），使台积电有可能为消费类手机制造 3 纳米节点的 SoC，但台积电不能为华为或代表华为做同样的事情。
使用 GPU，情况要复杂得多。2022 年 10 月和 2023 年 10 月控制措施中不断变化的性能阈值要求像台积电这样的公司确定如何在制造产品之前确定设计的性能是否超过阈值。鉴于加密半导体之间的设计相似性，不属于商业规则中的性能阈值，台积电可能无法确定 910B 中使用的设计是否超过了 GPU 阈值，或者是“代表华为”制造的。目前尚不清楚 TSMC 是如何知道这一点的。这个故事的细节仍然模糊不清，作者和其他行业专家仍然怀疑华为能否像一些人所说的那样，从台积电制造的半导体中学到一些东西，这对它与中芯国际的合作很有用。85毕竟，在 2020 年 9 月最终生效的 FDPR 规则之前，华为就与台积电密切合作。
11 月初，在一个重大进展中，台积电似乎已向中国客户发送信件，表示将暂停 7 纳米或更小节点的 AI 半导体的生产。86与之前一些基于绩效的限制所涵盖的客户相比，这可能会影响更广泛的客户，从而影响阿里巴巴、百度和其他中国公司。此举几乎可以肯定是美国商务部压力的结果，并进一步推动台积电成为美国出口管制政策的一个部门。它还增加了围绕美国、中国和台湾之间复杂关系的地缘政治风险。87
在系统工程和软件层面，华为及其合作伙伴都面临着相当大的挑战;外部观察者很难判断他们的实际熟练程度。实现先进半导体制造的目标将取决于华为能否组建一个公司联盟，这些公司能够在与 EUV 光刻技术相媲美的技术的商业应用方面取得真正的进展。同样，很难预测支持高级 AI 模型训练和其他新兴应用的软件开发商何时会合并成一个与目前由 Nvidia 主导的西方同行相当的生态系统。
华为最近刚刚培育了一个独立的软件生态系统。6 月，华为发布了新版 HarmonyOS 操作系统，该操作系统不向后兼容 Android。据报道，尽管大约有 5000 家公司同意采用新的 HarmonyOS，并且华为应用商店中已有 1500 个应用程序，但一些批评者观察到，主要应用程序尚未进入应用商店，许多应用程序被指定为演示版本。88考虑到新操作系统所代表的重大变化，他们的批评似乎为时过早;总的来说，看起来 HarmonyOS 将被中国开发者更广泛地接受。然而，困难在于促进运行 HarmonyOS 的设备在国外市场的采用，该公司之前提供的使用 Android 的智能手机在国外市场非常受欢迎。
围绕 GPU 等高级计算硬件开发一个强大的软件支持生态系统，就像 HarmonyOS 一样，对华为来说将是一项艰巨的任务。截至 2024 年夏天，中国的主要开发商越来越多地将 AI 模型的开发转移到 Nvidia AI 生态系统之外。89例如，中国开发人员习惯于使用 CUDA 等国外支持软件和 Pytorch 和 Tensorflow 等西方 AI 开发框架。让整个中国 LLM 开发环境切换到假定的华为硬件和软件生态系统，对公司和开发人员来说都是一个挑战。考虑到美国出口管制的一个明确目的，中国公司和研究人员并不像人们预期的那样与全球人工智能发展隔绝。他们仍然可以访问来自西方公司的功能越来越强大的开源模型，并且仍然参加国际 AI 研究会议。此外，他们拥有计算基础设施人员，他们非常有能力使用各种可用的硬件和软件功能设计高级训练系统。
在国家政策层面，即半导体和支持行业全面重组的背景下，2025 年将加快围绕华为和不同类型的政府支持进行行业重组的进展，特别是加强研发和建立“国家计算”。随着国家级数据中心的能力越来越强，中小型公司甚至可能更大的参与者都将利用它们。
国家政策的意识形态层面将在 2025 年推动进一步的变化。从等中国高级领导人的声明中，以及中国的科技领袖的声明中，都可以从中窥见前进的道路。例如，2023 年 7 月，中国科学院院长侯建国雄辩地阐述了中国面临的挑战，呼吁“加快夺取一批科技制高点，以有力维护国家发展和安全”。90侯导的声明揭示了中国官员现在如何认为，中国公司在战略技术领域赶上西方同行是不够的;相反，他们必须达到一定程度的主导地位，才能在未来避开技术瓶颈。当然，这与人们普遍认为北京拼命寻求避免经济依赖和包围一致的观点，中国领导人认为这对他们的经济目标来说是致命的。
到 2025 年底，我们应该能够更好地确定中国半导体行业的近期和中期前景，以缩小一些技术差距并克服一些已确定的技术瓶颈。观察者还将看到该行业是否能够利用足够广泛和新颖的国内创新，使其能够与一些规模和复杂性相似的西方系统相媲美。考虑到美国及其盟友实施的严格控制的性质以及未来技术路线图的复杂性，中国的半导体行业似乎不太可能“赶上”世界其他地区。但是，到 2023 年，美国政府中没有人认为华为和中芯国际能够像生产 Mate 60 那样生产基于 7 纳米 SoC 的智能手机。明年，华为和中国半导体行业可能会再次震惊世界。

黑哥啥时改密码

The Evolution of China’s Semiconductor Industry under U.S. Export Controls - American Affairs Journal

原文链接 以上内容为机翻  所以很多地方可能行文逻辑不通

比较令人在意的是 结尾作者写了
作者希望感谢许多关注中国半导体产业的行业观察者，无论他们在中国境内还是境外。如上所述，由于该话题的敏感性，获取中国半导体产业现状的可靠信息需要大量的三角互证法，因为可用的质量高、无偏见的来源很少，尤其是那些真正理解复杂半导体供应链的来源。尽管我已经尽可能引用公开可用的来源，但该话题的性质要求一些我已经能够验证的权威来源，需要保持匿名。


目前国内已经在叫停半导体业内企业公开宣传技术突破进步相关新闻，以相对阻滞美国制裁的速度。
但从该智库文章，以及昨天的美国美部发布了新的对华半导体出口管制措施。该措施进一步加严对半导体制造设备、存储芯片等物项的对华出口管制，并将136家中国实体增列至出口管制实体清单。等例子来看，国内相关产业链仍有不少汉奸在透露产业内幕。
此外，行业业内对技术信息保密力度不够强，外国智库甚至间谍任然能从公开信息中搜索分析出有价值的信息。