美国将继续它芯片“卡脖子”的游戏,越卡,中国越加快进步;但中国也开始反思,如何跳出疲于“补短板”的怪圈。
尽管美国迟迟没有公布新一轮芯片战的法规或实体清单,但越来越多信源将本轮禁令的限制对象,指向了高带宽存储芯片(HBM)。它也是大模型性能的“卡脖子”组件,带宽大小影响着训练数据的效率。
上周,路透社曾援引美国商会(USCC)至会员邮件称,拜登政府最快将于本周四“感恩节假期前”公布芯片禁令,主要涉及实体清单新增约200家芯片公司,以及将通过限制获取HBM来延缓中国在AI领域的进步。不过,也有消息称,禁令可能在12月6日发布。
限制HBM,传言已久。今年7月,路透社曾报道,美国正在考虑单方面限制中国获取HBM2(即第二代)及以上产品。最近,《经济学人》展望2025年,再次提到芯片战将进一步加剧,蔓延到HBM领域;《美国事务》也称,第三轮禁令补漏的重点将是HBM芯片。不过,相比四个月前,最新的说法是,限制门槛将从HBM2E(第三代)起。
限制HBM的理由,在于它在AI算力硬件及大模型训练中越来越重要。HBM是先进封装的高性能DRAM(动态随机存取存储器),通过将多个DRAM芯片垂直堆叠,并使用硅通孔(TSV)技术连接,可以实现比传统DRAM更高的带宽,为GPU或其他AI加速芯片提供更快的数据访问速度和更大的存储容量。这也是为什么即使英伟达H20的算力指标较H200大幅下降,但仍然可以凭借高内存带宽优势,在中国大卖。
《美国事务》最新的分析文章,提供了另一重华盛顿视角。前两轮芯片禁令,荷兰、日本的利益受到了较大损失,美国企业也在游说,但韩国相对影响不大。这次要把韩国也拉下水,那样,各国心理上就会平衡一些;而且,中国如果要反制,范围波及更多国家,自身损失也会更大。韩国控制着全球HBM产能,领先的SK海力士的产能几乎都给了英伟达等美国厂商,三星HBM相对落后,倒成了中国企业争抢对象,今年上半年该公司HBM产品线的收入约30%来自中国;美国的美光早在去年就被中国禁售了。
将门槛设定在HBM2E的可能性也很高。从美国的视角来看,这能让它及其盟友以相对较低的损失,换取竞争对手在AI领域进步的延缓。
这一点,拿英伟达的GPU来对比,会更直观一点。目前受到限制的A100芯片,搭配的就是HBM2E芯片,H100用上了HBM3,B100则是HBM3E。美国禁止HBM2E,相当于继续禁用A100同代产品。
中国在内存领域已经取得了不小的进步,但在HBM领域差距仍然巨大。国内长鑫存储(CXMT)与武汉新芯(XMC)目前都将研发重点放在了HBM2,或在2026年形成量产能力。不考虑每一代的变体,相当于中国至少与全球领先水平存在8年的代差。Techinsights称,届时即使能够量产,良率(yield ratio)也会在30%甚至更低。
如果禁令真的指向HBM,那么中国企业要合规维持当前AI综合算力水平,也至少面临两年艰难的过渡期。更别说更先进的HBM芯片了。自2014年HBM1(第一代)发布以来,目前,全球主流量产型号,已经迭代至HBM3E(第五代)。SK海力士的HBM4(第六代)预计在2025年下半年开始交付,特斯拉等已经提前下单。长鑫存储目前也在研发HBM3所需技术,需要尽可能绕开现行HBM3及以上产品中的美国技术。
即将发布的芯片禁令,值得关注的点,还在于以什么形式禁止。这至少包含三种方式,禁售HBM产品、禁售HBM的上游制造设备、禁售包含HBM产品的服务器等下游产品。各方存在明显的利益博弈,中国在过渡阶段与更长期的规划上能采取的应对措施也不相同。
禁售HBM产品,只需要韩国企业做出最大的牺牲。这也是最有可能的一条方案。不过,国内企业今年以来,也早已闻风提前囤积了相当数量的HBM。此外,参考A100与H100,它们在禁售后也仍有不少在非官方渠道流通。
禁售制造设备,将影响美国设备厂商的利益。事实上,中国HBM的“卡脖子”环节,相对而言,主要在于前道工序的设备,而非后道工序的设备。在两年前,美国已经限制了中国获取“用于开发或生产特定集成电路”的设备,包括“采用半间距为18纳米或以下的生产技术节点的DRAM集成电路;或具有128层或以上的NAND存储器集成电路”。
如果进一步禁售后段工序设备,将加速中国企业的国产替代或转向未受限的第三方国家。这让美国设备厂商抱怨很大。美国智库CSIS最近更新了第二篇“半导体出口管制双刃剑”报告称,中国自上而下地从“八五计划”开始重视半导体,但是中国企业往往出于市场竞争优势仍然选用美国产品;在2022年芯片禁令出台后,中国企业才真正自下而上地抓紧国产替代,芯片制造设备的国产化率,从2021年的8%,提升至2023年底的40%。
禁售下游服务器,影响的主要是英伟达。尽管三星HBM一直没有进入英伟达最先进GPU的采购清单里,但它的HBM3已经获许用在了中国特供版的H20上。如果限制住了H20的内存带宽,那么它的价值将大打折扣。这也是为什么英伟达迟迟没有推出Blackwell架构的中国特供版芯片。周一,英伟达高管到访中国,并与中国商务部高层会面,重申中国是其重要市场。
博弈仍在继续,美国内部也担心这一切将进一步推动中国的创新。《美国事务》援引了中国半导体行业协会集成电路分会理事长叶甜春今年年中的演讲。当时,叶甜春称,“路径依赖才是制约中国集成电路向高端迈进的最大卡点”,眼光只盯着所谓“先进制程”,全产业链仍未摆脱“单纯替代”的思维,并称“重重外部压力将倒逼中国较全球提前7-8年开展路径创新。”
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