美國芯片出口管制新規出臺背后的產(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芯片及技術(shù)出口管制新規的一些特別之處，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“芯片戰爭”的硝煙，從某種層面上已經(jīng)將中國列為對其有明顯安全威脅的國家，今天我們就來(lái)深入分析一下美國出臺這部分芯片管制的背后原因以及對中國半導體及ICT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響。

首先我們詳細說(shuō)一下為什么這次的新規具有明顯的宣戰意味。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格的限制，先看看美國正常的出口禁令標準是什么。美國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)，特別是一些高度機密的核心技術(shù)，比如其早期的隱形戰機涂料，相控陣列雷達掃描，超高速超高性能模擬系統等，當然一些高精尖的儀器設備也屬于這部分管制范圍。第二類(lèi)就是高級別的軍用的產(chǎn)品和技術(shù)，這部分禁運的范疇主要是非軍事友好國家，比如北約陣營(yíng)之外國家以及除了日本韓國這些美國有駐軍的國家之外，典型的就是澳大利亞這類(lèi)算是友好的國家也在第二類(lèi)禁運范疇內。第三類(lèi)禁運就有意思了，基本都是美國認為的對其有明顯威脅國家，基本都是跟美國無(wú)外交關(guān)系或者正在處于戰事中的國家，這部分的禁運清單很長(cháng)，甚至最嚴格的是所有包含一點(diǎn)點(diǎn)美國產(chǎn)品和技術(shù)的產(chǎn)品和系統都不能銷(xiāo)往這些國家。我們熟知的俄羅斯，也是因為克里米亞之后才被美國開(kāi)始部分限制禁運，而全面禁運則是烏克蘭戰爭開(kāi)始之后。舉兩個(gè)例子，華為就是被“誣陷”把含有美國產(chǎn)品的整機賣(mài)給伊朗而被美國制裁，而某家被收購的免稅州企業(yè)因為把給海軍訂單的產(chǎn)品型號面板未加改動(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政府勒令SVP背鍋辭職加高額罰款。

那么這次新規中突出強調的高性能計算芯片和高性能計算設備，讓這兩個(gè)很明顯絕大部分不是針對軍事用途的產(chǎn)品出口中國受到嚴格管控，把中國當作威脅其國家安全的國家的意圖已經(jīng)是司馬昭之心了，這意味著(zhù)中國正常民用科技發(fā)展在美國人眼中是高度威脅其安全的存在，那么這不是宣戰又是什么？畢竟在37年前合資企業(yè)這個(gè)模式的出現，就是為了繞過(guò)美國所謂的軍用設備出口管制而發(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，藏身于某些整機產(chǎn)品中，遠渡重洋走進(jìn)某些科研院所。而這些產(chǎn)品和設備，都是因冠以MIL認證標準而奇貨可居的。

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

如果非要把半導體產(chǎn)品跟軍事聯(lián)系起來(lái)，按說(shuō)高性能模擬芯片首當其沖，而有趣的是，針對中國的出口限制中，在所有非MIL標準體系下的高性能模擬產(chǎn)品都沒(méi)有享受到過(guò)如今這些高性能計算芯片的待遇。這已經(jīng)很能說(shuō)明美國新規的目的從來(lái)不是限制中國的軍事用途或者所謂的用AI來(lái)訓練軍事的目的，其核心就是要嚴格限制中國高性能計算領(lǐng)域的飛速擴張。這其中，AI、云計算和超級計算機，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，筆者認為影響還不算大。

先說(shuō)自動(dòng)駕駛這部分，很多人可能認為因為NVIDIA在自動(dòng)駕駛方面的算力優(yōu)勢非常明顯，因此未來(lái)的A100和H100這些產(chǎn)品禁運將嚴重影響中國的自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展。筆者認為，從邏輯上這么看是沒(méi)錯的，但從實(shí)際技術(shù)指標上和目前國內自動(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級已經(jīng)是現有技術(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)載獨立計算），算力也并不需要做到4800+。其次，國內雖然很多自動(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)新勢力的融資需求，真正應用到整車(chē)時(shí)都宣傳自己設計主處理芯片。國內部分廠(chǎng)商面向L3級自動(dòng)駕駛的自研芯片按美國這次的標準算，TOPS算力大概在1500-3000左右已經(jīng)是很高的標準了，遠達不到被禁止設計和生產(chǎn)的要求。再者，對自主設計芯片要求不高的傳統車(chē)廠(chǎng)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這種對實(shí)時(shí)算力要求不高的系統性方案。至于很多人擔心的未來(lái)超過(guò)4800算力的芯片設計都將缺少美國EDA的支持，這點(diǎn)在自動(dòng)駕駛方面短期內也不太會(huì )受限制，一方面，專(zhuān)用芯片執行效率更高，因此基礎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，現在美國的新規反倒像是幫投資者更客觀(guān)評估智能駕駛企業(yè)估值的標尺。另一方面，現在的NVIDIA A100裸芯片售價(jià)依然在5000+美元左右的高位，一張A100卡則是高達上萬(wàn)美元。就算自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以賣(mài)得很貴，號稱(chēng)一臺補貼十幾萬(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，真正美國瞄準的是中國的超級計算機和高性能服務(wù)器以及AI應用。畢竟在全球云計算領(lǐng)域，基本上已經(jīng)是中美爭霸的格局了，而面向未來(lái)的AI應用（非工業(yè)）方面，其他國家加起來(lái)積累成果可能都不及中美一個(gè)國家。在本次禁令正式發(fā)布之前就傳出的GPU出口管制，就是針對高性能服務(wù)器和AI應用的，只不過(guò)，現在加上了高性能處理器和高性能計算整機。深究一些細節，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。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用；“每次操作的比特長(cháng)度乘以TOPS 計算出的處理性能合計為4800 或更多算力的產(chǎn)品”，這幾乎是超大規模AI模型訓練的入門(mén)級標準。兩個(gè)結合起來(lái)，基本上是2018-2019年左右最先進(jìn)服務(wù)器的技術(shù)指標，而現在已經(jīng)是2022年了，NVIDIA的A100是2020年的產(chǎn)物，而H100才是2022年新一代。與此對應，曾經(jīng)認為可能不會(huì )受禁令現在的AMD的MI100現在看也很難過(guò)關(guān)（標稱(chēng)值1.2TB/s帶寬，算力也是對標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。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，美國人把3nm GAA的EDA在8月份就開(kāi)始全球設計審核管制了。而對中國市場(chǎng)的半導體工藝設備和技術(shù)管控，早在幾個(gè)月前就已經(jīng)實(shí)施了，即使以應用材料和LAM這些設備巨頭去抗議，估計也很難有明顯的政策松動(dòng)。

在超算方面，“FP64（雙精度）理論計算能力是在100 petaFLOPS（每秒千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運算）或者以上，FP32（單精度）在200 petaFLOPS 或者以上浮點(diǎn)算力的超級計算機”，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A(yíng)I訓練模型這方面，算力幾乎是最迫切的需求，這也是為何NVIDIA能夠短短幾年內在銷(xiāo)售額未盡前十的前提下，依然能成為半導體市值第二的公司。這也是為何一向沉穩的AMD愿意對標A100推出MI100這種型號倒退但部分性能大幅跨越的產(chǎn)品的初衷。按照美國這次的標準，恐怕筆者曾經(jīng)認為的AI應用滄海遺珠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訓練模型用計算芯片，基本上都很難擺脫這次新規的要求。當然我們也看到一些特別的初創(chuàng )公司的AI計算芯片，如果達不到A100的入門(mén)標準，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AI訓練及相關(guān)應用的發(fā)展速度，即使我們已經(jīng)看到一些有落地盈利可能的AI應用，也可能因為技術(shù)上的滯后而錯失搶占應用制高點(diǎn)的先機。

當然我們也看到一些國內GPU和AI芯片企業(yè)開(kāi)始了國產(chǎn)替代之路，并且多款產(chǎn)品也是對標A100性能甚至還有所超越，但從實(shí)際反饋來(lái)看，也許硬件標稱(chēng)性能已經(jīng)達到了，但結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)。反正從這次美國的政策看，未來(lái)指望靠N，A,I三家產(chǎn)品來(lái)與美國AI水平并駕齊驅簡(jiǎn)直是No Any Impossible，還不如趁此機會(huì )好好從頭開(kāi)始搭建一下中國的AI技術(shù)體系，別忘了我們現在還有一個(gè)關(guān)鍵的競爭優(yōu)勢——人工標注。

當然，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)將因此次管制新規逐漸淡出部分國內礦機公司的未來(lái)戰略規劃，畢竟挖礦要先進(jìn)工藝作保障，3nm GAA的EDA已經(jīng)被管制了，美國政府這次這么苛刻的限制高性能計算芯片，誰(shuí)都知道礦機芯片的算力池還是很可觀(guān)的，那么你猜美國人會(huì )不會(huì )放你去用EDA設計GAA芯片來(lái)擴充國內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(guān)的投降，反而我們可以借助一些機會(huì )重塑我們的ICT產(chǎn)業(yè)結構，而這是這場(chǎng)芯片戰爭中，中國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爭中的應對策略和我們獨特的優(yōu)勢。