荣智慧
10月17日,美国颁布新一轮对华芯片及半导体制造设备出口规则。比起一年前,此次规定更将“小院高墙”细细地围上一层篱笆。
新禁令在11月APEC举行、两国元首有望见面之前颁布,透露出美国不惜“破坏气氛”的态度,同时也显现出科技竞争日趋常态化和“底线化”—不打热战的情况下,彼此做出什么举动,都在意料之中。
距离美国总统拜登颁布《芯片与科学法案》已经过去一年零三个月,两个大“补丁”也相距一年先后抛出。可以预判的是,力度相近的禁令将持续产生,框定的范围也越来越细,中国芯片企业的外部环境也将越来越险恶。
理解美国芯片禁令和出口管制政策的影响,才能深刻理解“中国芯”的未来。其背后不仅是“经济问题政治化、科技问题安全化”的宏观战略思路,更是中国企业如何认清窗口期时限、如何及时调整步骤和计划的机会。
今年以来,美国部长级官员连续访问中国:6月、7月国務卿布林肯,7月财政部长耶伦,8月底商务部长雷蒙多,近期到访的参议院民主党领袖舒默还获得了相当高规格的接待。中国国务委员王毅与白宫国家安全事务顾问苏利文穿梭会面,两国亦不乏官方民间代表团互访……双方都在努力促成11月旧金山APEC峰会的最高级别接触。
10月17日的新禁令“不合时宜”,甚至可以说“大煞风景”,但从侧面证明,无论中美两国关系保持在何种水位,人工智能和半导体领域的海啸无可避免,连美国商界的支持也日趋渺茫。
新禁令两大重点,一是出口限制的“红线”再向“低算力”方向移动,囊括了美国企业英伟达的“中国特供”产品A800和H800系列芯片。
去年10月7日,《芯片法案》的第一个“补丁”颁布。美国政府要求英伟达不得向中国销售最先进的产品A100和H100芯片。英伟达当时公开评估,这一限制将导致其2022年第三季度中4亿美元销售额受到影响,约占英伟达全球营收的5%~10%。
而“带宽微调”的A800和H800的营收额,只多不少。2023年8月,中国互联网巨头百度、腾讯、阿里、字节,被曝向英伟达下了一笔累计达10亿美元的交付订单,总共采购约10万个A800芯片,2024年交付的人工智能芯片价值更达到40亿美元。
禁令一来,明年的订单几乎没有指望。即便年内10万个A800芯片顺利交付,平均分摊的话,每家大厂也只有2.5万个,远不足以支撑它们跟上GPT-5的脚步。
英伟达反对美国政府一再收紧芯片出口管制规定,是人人皆知的“秘密”。仅在公开渠道,代表美国99%半导体企业的美国半导体行业协会,多次发布措辞强硬的反禁令声明,人称英伟达、高通的“嘴替”—行业协会发声有好处,相关企业没那么像“出头鸟”。
据媒体报道,英伟达一度动用捐款杠杆,不惜对华盛顿一些支持收紧出口管制的智库发难。
而更多的媒体、智库、工会和议员,采用免费且全天候的轮番“游说”,呼吁政府禁止A800流向中国。英伟达等少数几家企业,技术再硬,股价再高,也难以对抗美国朝野的政治共识和舆论风向。
新禁令的另一大重点是提出了“算力密度”指标,封杀了刚刚被中国企业寄予厚望的“芯粒”路线。
去年是芯粒技术的爆发年。它的技术原理是,不改变晶体管电路的线宽线距,采用异构集成技术,多个小芯片拼到一起,实现高密度集成,从而冲刺先进制程芯片。
芯粒技术本质上是集成技术—成熟工艺制程芯片,外加先进封装。虽然和乐高玩具的组成方式类似,但其性能优秀的前提是不能有任何一个短板,同时还增加了互联、散热等一系列集成上的难点。
对芯片企业而言,红线更“触底”,迭代更快,大大超出了此前的预计。
过去,企业的最优策略是“无限接近红线”,只要合规就行。英伟达的A100受限,就稍微改下换成A800出售,赚钱和印钱一样容易。而且红线一旦划定,总会保持几年。
禁令一来,明年的订单几乎没有指望。即便年内10万个A800芯片顺利交付,平均分摊的话,每家大厂也只有2.5万个,远不足以支撑它们跟上GPT-5的脚步。
如今,红线向性能更差的方向移动了至少一代半,且政策一年就变,导致去年10月之后所有贴着红线操作的企业及其产品、销售计划,全部要推倒重来。
《2022芯片与科学法案》于2022年8月9日施行,5年一共提供390亿美元的直接补贴。
390亿美元是什么概念?全球所有半导体企业,1年的支出大概是1900亿美元,5年增加390亿美元,约等于全行业的支出每年提升4%。如台积电2022年资本支出预算约400亿美元,那么,这个补贴计划相当于全世界最顶级晶圆厂的1年开支。
根据波士顿咨询的估算,芯片领域有500亿美元的政府资助(390亿美元直接补贴,加110亿美元研发支持),会令美国本土10年内额外增加10座中等规模的晶圆厂,相当于同期全球新增产能的近四分之一。由此,美国在全球半导体制造中的市场份额,将从10%提高到13%~14%。
没有哪家企业会傻到放弃尽人皆知的“免费午餐”。最合理的做法是,中资之外的半导体制造企业,几年内到美国开展一些投资有限的项目,以最少的成本,换取最大的补贴。这些“投资”的象征性更强,很难真正改变全球半导体制造业的布局。
很快,“聪明企业”的美国工厂建起来了。
中国台湾制造业巨头台积电,在亚利桑那州的两家晶圆厂上投下40亿美元。韩国三星在得克萨斯州投资17亿美元。美国芯片制造冠军英特尔斥资40亿美元于亚利桑那州和俄亥俄州建造4座晶圆厂。
随着《芯片法案》一周年的到来,美国政府准备发放补贴,民主党人和共和党人难得地庆祝“两党的胜利”—他们最近就没有达成一致过。如果一切按计划运行,到2025年,美国的晶圆厂将生产全球18%的先进制程芯片。
按计划运行的事情不多。
首先是招工难,建设和人力成本高。
智库“安全与新兴技术中心”估计,在中国,企业大约650天内就能建成一座新工厂。在美国,制造商必须遵守联邦、州和地方政府的法规,平均施工时间900天。同时,建设成本约占新晶圆厂资本支出的一半,而在美国的成本比在亚洲高出40%。
其中一些费用可以通过《芯片法案》的补贴支付。即便这样,企业在美国的年度运营费用依然比亚洲高出30%。部分原因是美国工人的工资更高—假如能招到工人的话。今年,台积电把亚利桑那州第一家晶圆厂的启动时间推迟了一年,因为找不到有行业经验的熟练员工。
其次是规模不够,生产成本过高。
“聪明企业”投资美国的项目,规模较小,进一步破坏了经济效益。晶圆厂生产的芯片越多,单位成本就越低。在亚利桑那州,台积电计划每月生产5萬片晶圆。在台湾,台积电运营着4家“千兆晶圆厂”,每家每月至少生产100万片晶圆。
另外,成熟制程芯片过剩,价格下行,高成本的企业更扛不住。根据行业组织Semi的数据,2019年中国制造了全球五分之一的成熟制程芯片。到2025年,数字将变成三分之一。供应的过剩,给价格带来下行压力。而建设、人力、生产成本“三高”的美国芯片工厂,很可能要倒闭一批。
半导体行业以周期性为特征。《芯片法案》人为干预了“正常”周期,在需求下降的时候大力增加供应,“库存调整”的时间要远长于过去的预期,芯片企业的收入和利润也会大不如前。
一年来,美国国家安全事务顾问苏利文针对中国科技提出的“小院高墙”政策,逐渐显示出更强的时效性和约束性。
“小院”,是人工智能和先进半导体领域;“高墙”,则是每年至少更新一次的出口管制政策。从一开始的各个科技领域“漫天卡死”,到今天的细分领域最新进度“精准收口”,是自2018年以来美国朝野政商多方利益博弈、妥协的结果,也在很大程度上取得了盟友的理解。
出口管制政策,本质上是一堵“四面漏风”的墙,只不过取决于制定者愿意“错杀”还是“放过”。
在人工智能领域,新的规定刚刚抛出。10月30日,为绕开冗长的立法程序,美国总统拜登签署人工智能行政监管令,要求大模型测试结果必须通知美国政府,并要求相关部门将人工智能标准纳入研究。
在半导体领域,从去年8月的《芯片法案》,到10月补丁1.0版本,再到今年10月补丁2.0版本,循序渐进的管制迭代,显示出美国政府的“立场”已经过渡到“宁可错杀一千、不可放过一个”的激进状态。
在中国,企业大约650天内就能建成一座新工厂。在美国,制造商必须遵守联邦、州和地方政府的法规,平均施工时间900天。
美国出口管制体系始于1949年,是冷战的结果。彼时,制定《出口管制法案》有三个主要目的:保护国内经济,拓展美国的外交政策利益,控制敏感物品出口以加强国家安全。2018年,国会用《2018年出口管制改革法》取代了早已失效的《出口管制法案》,使其更符合苏联解体后的情况。
冷战结束的30多年里,两个要素被证明难以调和:国家安全,经济优势。在美国的出口管制法律体系下,前者受到保障而后者没有,但经济优势显然会深刻影响军事和安全领域。
很多项目同时具有民事和军事用途,例如半导体、量子技术、人工智能、生物技术。如果管控太松,他国就有机会获得“针对美国”的技术;如果管控过紧,美国的科技公司就无法获得正常的收入来研发下一代产品。
即使“自伤七千”,如今美国的芯片出口管制政策坚持强硬:不仅要求最终产品申请新的出口许可,而且对生产设备和设计软件也加以管制。虽然在全球半导体供应链上,美国只控制了EDA软件一个节点,但其通过资金来源、盟友配合等多个方式,一并“打击”供应链上的知识产权、制造设备、晶圆制造、组装测试封装等其他环节。
2022年10月的“补丁”1.0是一个重要节点。
在此之前,美国长期采取的是一种“动态目标”的管制方法:释放老一代产品,赚取销售收入,打压中国的技术研发势头。在此之后,最新的政策将所有中国公司都排除在出口对象之外,连中国企业的资金来源也受到限制,其目标已不再是控制中国半导体产业的技术发展,而是努力将其扼制在当前水平上。
客观地看,《芯片法案》以及后续政策的出台,确实减缓了中国先进芯片制造能力的发展,不过基本上没有影响中国使用14纳米及以上芯片技术的能力。对市场效益来说,聚焦成熟市场反而不失为更适合中国半导体产业发展的举措。先进制程方面,中国企业也有冲锋的潜力。
实际上,多次管制政策的出台反映,美国很难直接控制中国的行动,而禁令的边际递减效应却在显著增加。中国的半导体行业产值不断上升,且坚持在半导体领域和其他先进领域推行自己的技术发展计划。无论美国采取何种激烈的举措,中国都不再可能偏离自己的雄心。