美國芯片出口管制新規(guī)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(guī)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(zhàn)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(dǎo)體及ICT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響。

首先我們詳細(xì)說一下為什么這次的新規(guī)具有明顯的宣戰(zhàn)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(yán)格的限制，先看看美國正常的出口禁令標(biāo)準(zhǔn)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(jī)密的核心技術(shù)，比如其早期的隱形戰(zhàn)機(jī)涂料，相控陣列雷達(dá)掃描，超高速超高性能模擬系統(tǒng)等，當(dāng)然一些高精尖的儀器設(shè)備也屬于這部分管制范圍。第二類就是高級別的軍用的產(chǎn)品和技術(shù)，這部分禁運(yùn)的范疇主要是非軍事友好國家，比如北約陣營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算是友好的國家也在第二類禁運(yùn)范疇內(nèi)。第三類禁運(yùn)就有意思了，基本都是美國認(rèn)為的對其有明顯威脅國家，基本都是跟美國無外交關(guān)系或者正在處于戰(zhàn)事中的國家，這部分的禁運(yùn)清單很長，甚至最嚴(yán)格的是所有包含一點點美國產(chǎn)品和技術(shù)的產(chǎn)品和系統(tǒng)都不能銷往這些國家。我們熟知的俄羅斯，也是因為克里米亞之后才被美國開始部分限制禁運(yùn)，而全面禁運(yùn)則是烏克蘭戰(zhàn)爭開始之后。舉兩個例子，華為就是被“誣陷”把含有美國產(chǎn)品的整機(jī)賣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就換殼成民用產(chǎn)品以及曾將某個產(chǎn)品賣給巴鐵，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(guī)中突出強(qiáng)調(diào)的高性能計算芯片和高性能計算設(shè)備，讓這兩個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(yán)格管控，把中國當(dāng)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(zhàn)又是什么？畢竟在37年前合資企業(yè)這個模式的出現(xiàn)，就是為了繞過美國所謂的軍用設(shè)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(jī)產(chǎn)品中，遠(yuǎn)渡重洋走進(jìn)某些科研院所。而這些產(chǎn)品和設(shè)備，都是因冠以MIL認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)而奇貨可居的。

當(dāng)然，從另一個角度來說，中國的某幾個領(lǐng)域確實已經(jīng)讓美國人感到了威脅，而這幾個領(lǐng)域也許就是未來科技競爭的主要戰(zhàn)場，因此在中國還沒有完全建立強(qiáng)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(dǎo)體產(chǎn)品跟軍事聯(lián)系起來，按說高性能模擬芯片首當(dāng)其沖，而有趣的是，針對中國的出口限制中，在所有非MIL標(biāo)準(zhǔn)體系下的高性能模擬產(chǎn)品都沒有享受到過如今這些高性能計算芯片的待遇。這已經(jīng)很能說明美國新規(guī)的目的從來不是限制中國的軍事用途或者所謂的用AI來訓(xùn)練軍事的目的，其核心就是要嚴(yán)格限制中國高性能計算領(lǐng)域的飛速擴(kuò)張。這其中，AI、云計算和超級計算機(jī)，是最受影響的幾個領(lǐng)域。反倒是很多人提出的自動駕駛領(lǐng)域，筆者認(rèn)為影響還不算大。

先說自動駕駛這部分，很多人可能認(rèn)為因為NVIDIA在自動駕駛方面的算力優(yōu)勢非常明顯，因此未來的A100和H100這些產(chǎn)品禁運(yùn)將嚴(yán)重影響中國的自動駕駛技術(shù)的發(fā)展。筆者認(rèn)為，從邏輯上這么看是沒錯的，但從實際技術(shù)指標(biāo)上和目前國內(nèi)自動駕駛的發(fā)展情況看，情況并沒有想象的那么差。首先，自動駕駛目前能做到L4級已經(jīng)是現(xiàn)有技術(shù)看到的極致了，即使按照某些最苛刻場景的自動駕駛（車載獨立計算），算力也并不需要做到4800+。其次，國內(nèi)雖然很多自動駕駛早期用NVIDIA的芯片做研究，但得益于互聯(lián)網(wǎng)造車新勢力的融資需求，真正應(yīng)用到整車時都宣傳自己設(shè)計主處理芯片。國內(nèi)部分廠商面向L3級自動駕駛的自研芯片按美國這次的標(biāo)準(zhǔn)算，TOPS算力大概在1500-3000左右已經(jīng)是很高的標(biāo)準(zhǔn)了，遠(yuǎn)達(dá)不到被禁止設(shè)計和生產(chǎn)的要求。再者，對自主設(shè)計芯片要求不高的傳統(tǒng)車廠選擇Tier1合作的自動駕駛方案，也很少會用到高算力的主處理芯片，更多會選擇V2X這種對實時算力要求不高的系統(tǒng)性方案。至于很多人擔(dān)心的未來超過4800算力的芯片設(shè)計都將缺少美國EDA的支持，這點在自動駕駛方面短期內(nèi)也不太會受限制，一方面，專用芯片執(zhí)行效率更高，因此基礎(chǔ)算力不需要太高也能滿足自動駕駛基本需求，至于L5的需求和所謂超高性能汽車主處理器，這部分都是用來提升融資額度的籌碼，現(xiàn)在美國的新規(guī)反倒像是幫投資者更客觀評估智能駕駛企業(yè)估值的標(biāo)尺。另一方面，現(xiàn)在的NVIDIA A100裸芯片售價依然在5000+美元左右的高位，一張A100卡則是高達(dá)上萬美元。就算自動駕駛汽車可以賣得很貴，號稱一臺補(bǔ)貼十幾萬的蔚來整車成本也不過5萬美元，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(zhǔn)的是中國的超級計算機(jī)和高性能服務(wù)器以及AI應(yīng)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，而面向未來的AI應(yīng)用（非工業(yè)）方面，其他國家加起來積累成果可能都不及中美一個國家。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(yīng)用的，只不過，現(xiàn)在加上了高性能處理器和高性能計算整機(jī)。深究一些細(xì)節(jié)，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(biāo)。比如“滿足輸入輸出（I/O）雙向傳輸速度高于600GB/s”，直接卡住了高性能加速應(yīng)用；“每次操作的比特長度乘以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(guī)模AI模型訓(xùn)練的入門級標(biāo)準(zhǔn)。兩個結(jié)合起來，基本上是2018-2019年左右最先進(jìn)服務(wù)器的技術(shù)指標(biāo)，而現(xiàn)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(yīng)，曾經(jīng)認(rèn)為可能不會受禁令現(xiàn)在的AMD的MI100現(xiàn)在看也很難過關(guān)（標(biāo)稱值1.2TB/s帶寬，算力也是對標(biāo)A100的存在），新推出的MI250早就被證實肯定會禁止出口到中國。在高性能服務(wù)器的加速卡方面，離開最主流的GPU加速卡，未來中國的高性能服務(wù)器未來只能依靠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)來的Intel手上。而ASIC加速卡要達(dá)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月份就開始全球設(shè)計審核管制了。而對中國市場的半導(dǎo)體工藝設(shè)備和技術(shù)管控，早在幾個月前就已經(jīng)實施了，即使以應(yīng)用材料和LAM這些設(shè)備巨頭去抗議，估計也很難有明顯的政策松動。

在超算方面，“FP64（雙精度）理論計算能力是在100 petaFLOPS（每秒千萬億次浮點運(yùn)算）或者以上，F(xiàn)P32（單精度）在200 petaFLOPS 或者以上浮點算力的超級計算機(jī)”，這部分基本上是超算前500的實力，進(jìn)口倒是不多，但如果零件上要管控，我們的超算未來可能就會很尷尬了。

而在AI訓(xùn)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(nèi)在銷售額未盡前十的前提下，依然能成為半導(dǎo)體市值第二的公司。這也是為何一向沉穩(wěn)的AMD愿意對標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)，恐怕筆者曾經(jīng)認(rèn)為的AI應(yīng)用滄海遺珠Gaudi2也難于幸免了。換句話說，目前最主流的2021年之后推出的AI訓(xùn)練模型用計算芯片，基本上都很難擺脫這次新規(guī)的要求。當(dāng)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(dá)不到A100的入門標(biāo)準(zhǔn)，那么也只能算是無奈之選，算力本來就是目前AI發(fā)展的技術(shù)瓶頸，這次管制必將大幅拖累中國AI訓(xùn)練及相關(guān)應(yīng)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(yīng)用，也可能因為技術(shù)上的滯后而錯失搶占應(yīng)用制高點的先機(jī)。

當(dāng)然我們也看到一些國內(nèi)GPU和AI芯片企業(yè)開始了國產(chǎn)替代之路，并且多款產(chǎn)品也是對標(biāo)A100性能甚至還有所超越，但從實際反饋來看，也許硬件標(biāo)稱性能已經(jīng)達(dá)到了，但結(jié)合軟件算法之后的實際效果似乎差了不少。畢竟在這個幾乎所有開發(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，筆者感覺與其行百里者半九十，還不如推倒了體系重新來過。反正從這次美國的政策看，未來指望靠N，A,I三家產(chǎn)品來與美國AI水平并駕齊驅(qū)簡直是No Any Impossible，還不如趁此機(jī)會好好從頭開始搭建一下中國的AI技術(shù)體系，別忘了我們現(xiàn)在還有一個關(guān)鍵的競爭優(yōu)勢——人工標(biāo)注。

當(dāng)然，我們也可以基本跟未來的挖礦產(chǎn)業(yè)揮手告別了，這個本來就灰色的產(chǎn)業(yè)將因此次管制新規(guī)逐漸淡出部分國內(nèi)礦機(jī)公司的未來戰(zhàn)略規(guī)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，誰都知道礦機(jī)芯片的算力池還是很可觀的，那么你猜美國人會不會放你去用EDA設(shè)計GAA芯片來擴(kuò)充國內(nèi)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的投降，反而我們可以借助一些機(jī)會重塑我們的ICT產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，而這是這場芯片戰(zhàn)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(zhàn)爭中的應(yīng)對策略和我們獨特的優(yōu)勢。