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美国禁令再升级，国产半导体的挑战与新机遇 | VC洞见

美国禁令再升级，国产半导体的挑战与新机遇 | VC洞见 IT桔子每日投资速递
2022-10-31
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来源：高鹄资本

前言
2022年10月7日，美国商务部工业与安全局（BIS）公布了《对向中国出口的先进计算和半导体制造物项实施新的出口管制》，这是自2018年以来，美国对中国半导体产业制裁的再次升级。
此次出口管制新规中，美国商务部以国家安全为由，对向中国出口的芯片和相关生产工具增加了限制，内容主要包括：
（1）限制中国企业获取高性能芯片和先进计算机。
（2）限制美国人为涉及中国的特定半导体活动提供支持。
（3）限制中国获取先进半导体制造物项与设备。
（4）新增31家中国实体公司、研究机构列入UVL（未经核实清单）名单等。
消息传出后，部分媒体将此次禁令解读为所谓的“一刀切”、“全面锁死”，舆论哗然，行业巨震，唱衰中国半导体的言论一时甚嚣尘上。然而，事实是否真的如此令人悲观？高鹄半导体团队在仔细研读相关法案，并与境内外律师、芯片从业者充分沟通后发现，此次禁令虽然影响重大，但并非如网传一般，是对中国芯片的全面打击。
总的来说，本次禁令主要针对以下三类对象：
（1）先进计算芯片：国外大厂的先进计算芯片受禁令管制，基本无法再进口到国内企业；而国内的先进计算芯片设计公司，此后也很难再寻求国际晶圆加工厂商的流片和代工服务。
（2）先进制程设备：生产制造先进逻辑芯片和先进存储芯片的半导体加工设备遭到禁运。
（3）从事先进芯片和先进制程的美国实体：美国籍、美国绿卡、美国法律下的法人甚至身处美国的个人/公司都被禁止从事中国境内的先进芯片相关工作。
下面，高鹄半导体团队将从本次禁令主要针对的三个方向，具体分析其范围和影响。


先进计算芯片

《美国出口管理条例》（以下称EAR）本次修订添加了包括3A090、4A090两个编码，分别涵盖了先进计算芯片和超级计算机产品：
对于3A090“先进计算芯片”的定义或范围是同时满足：

  • 基础计算单元算力之和超过4800TOPS

  • I/O传输接口的传输速率大于600GB/s

对于4A090“超级计算机”的定义则是满足：

  • 一个计算“系统”，在41,600立方英尺或更小的范围内，具有100或以上双精度（64位）每秒千万亿次浮点运算

  • 或200或以上单精度（32位）每秒千万亿次浮点运算的集体最大理论计算能力

凡是3A090和4A090编码下的芯片或计算机产品，在出口（包括直接出口和再出口）到中国时都需要申请许可证，且基本都是推定拒绝（Presumption of Denial，指除非申请人提供足以推翻该推定的证据，否则BIS拒绝签发许可证）。
具体到实际产品上来看，英伟达公司超算和云端训练产品A100和H100均满足3A090对于“先进计算芯片”的定义，在禁令生效后，国内的用户将无法再进行采购；同样，根据上述规则，AMD公司的MI250和MI250X也将遭到禁售。
不过，英伟达自动驾驶产品线的Orin系列、常用于AI推理和视频编解码等场景的T4、T100芯片则由于算力和带宽性能并未达标而尚未受到此次管制波及，还可以正常出货。且据多家自动驾驶厂商和主机厂称，他们也已经提前储备了足够的芯片存货，足以满足未来订单需求。
禁令不仅仅止步于对中国企业采购外国芯片的管制。根据EAR本次新添加的“先进计算外国直接制造产品规则”，晶圆加工企业如果为中国生产加工满足3A090、4A090的芯片和计算机产品，也要受到EAR的管制，即需要申请许可证，而许可证的批准规则也依然是推定拒绝。
也就是说，这次美国不仅要切断先进芯片的海外供给，更要通过对晶圆代工产能的管控遏制中国自己的先进计算芯片发展。芯片加工制造一直是中国大陆半导体行业的薄弱环节，尤其在先进制程上与国际及中国台湾代工厂的工艺水平相差甚远。目前，国内芯片公司在研的GPU、GPGPU、AI芯片基本依赖台积电的先进制程代工，其产品一旦满足条件、触发禁令，台积电需要申请许可证才能为其提供流片和代工服务。
尽管头部国产计算芯片厂商的成熟产品算力尚在百TOPS级（只看纸面峰值），但根据公开信息，大部分计算芯片设计公司的下一代或下下代产品已经逼近甚至超过了英伟达A100的性能，即将进入美国的管制范围。此次禁令使得国产大芯片们的流片和量产变得非常困难。即使可以牺牲部分成本和功耗，通过Chiplet技术和先进封装解决一部分问题，重新修改设计耗费的时间和成本也是绕不过的。如果已经花费巨额的流片费用，现在却无法量产，经济损失将更大。
值得一提的是，除针对先进芯片以外，此次禁令对较低级的计算芯片、计算机产品（如部分FPGA、微处理器等）也相应新增了对于3A991等编码最终用途的限制。目前整个3A991编码对应的产品都不对华实行全面禁运（除非用于超级计算机的制造），但美国是否会进一步升级管控、扩大管制范围仍然令人担忧。
从投融资和资本市场的角度，产品出口与代工管控双重压力下，高鹄半导体团队认为先进芯片相关的禁令将会有以下影响：
（1）情绪侧：市场会出现对国产芯片（尤其是CPU、GPU、GPGPU、AI专用芯片等大芯片）设计公司的发展不确定性产生一定程度的担忧。即使不受本次禁令影响，也很难保证美国不会有进一步的封锁和禁运。中美脱钩的大环境下，先进芯片一天不彻底脱离美国供应链的“卡脖子”，这种担忧就难以彻底消失。因此，此类创业公司在融资过程和最终估值上，都会受到比较大的压力。
（2）需求侧：英伟达、AMD几款被禁芯片每年对应近10亿美元的国内市场，禁售后必然出现需要填补的缺口。此时芯片性能比国外巨头有差距但已经有成熟产品和商业化经验的半导体公司，会有不小的竞争优势。
（3）产品侧：英伟达可能会通过对产品的一些定制调整尝试绕过管制，比如推出算力或带宽性能阉割的中国特供款。而对于瞄准高算力芯片市场的国内芯片公司而言，短期内可能也需要修改设计、降算力、降I/O传输速率、甚至重新流片的方式推动产品迭代。
（4）政策侧：此次禁令会进一步给国企和政府采购敲响警钟，国产芯片在信创项目上的采购比例有望进一步提升。另外，国内会出台相应的鼓励和扶植政策，比如深圳日前就推出了《深圳市关于促进半导体与集成电路产业高质量发展的若干措施（征求意见稿）》，以重点支持领域高端芯片、化合物半导体芯片等芯片设计、硅基集成电路制造、化合物半导体制造、高端电子元器件制造、先进封装测试技术、EDA工具、关键IP核、先进半导体装备及关键零部件生产，以及核心半导体材料研发和产业化。
（5）技术侧：回归到技术本身，这次禁令将会加速中国先进芯片前沿技术的发展，新技术受到越来越多的关注：

  • Chiplet和先进封装：通过芯粒互联、3D堆叠封装等方式提升芯片性能，弥补部分制程上带来的算力劣势，近年来已经开始受到资本市场的重视；

  • 新芯片架构：发展新的芯片架构以弥补制程差异带来的性能差异则是另一条潜力巨大的路径：清微智能利用CGRA可重构计算打造的通用计算芯片，能效比可以做到远超传统架构GPU，目前该领域尹首一老师团队已经遥遥领先国外；高鹄客户——后摩智能则发力于存算一体这一新的芯片架构，同样能在相对更低的制程下，实现高制程芯片的算力性能，领跑国内存算一体赛道；

  • 下一代计算：光子芯片、量子计算等技术将迎来快速发展，中国有希望通过下一代计算彻底实现芯片和计算机领域的弯道超车。



先进制程设备

本次EAR新规针对中国的先进制程设备新增了多条管控政策：
（1）新增ECCN 3B090编码，编码涵盖14nm先进制程下晶圆抛光、光刻、化学刻蚀、薄膜沉积等全流程的设备，编码内的设备出口到中国需申请许可证，许可证实行推定拒绝。
（2）新增“最终用途和最终用户规则”，禁止了满足以下条件先进制程设备、零部件、元器件、软件技术的出口：

  • 用于生产16/14nm以下制程的非平面晶体管结构（即FinFET和GAAFeT）逻辑芯片；

  • 用于生产128层或以上NAND；

  • 用于生产18nm以下制程的DRAM。

半导体加工制造能力，尤其是先进制程能力一直是美国制裁和遏制的核心。此前曾多次通过芯片法案、实体清单等方式，对14nm以下制程的晶圆加工设备、GAAFET EDA等进行过管制。本次禁令进一步扩大了管控的范围，不仅新纳入了存储芯片的先进制程，更是将用于生产这些设备的零部件、元器件和软件技术统统禁运，以期对中国先进制程芯片生产制造进行全方位封锁。
目前，半导体行业设备国产化率尚不足15%，依赖AMAT、KLA、LAM等美系设备供应商，55nm以下制程甚至很难建设一条纯国产的产线。不论是逻辑芯片还是存储芯片，国产晶圆厂都正处于快速扩产并加速研发更先进制程的关键节点， 高鹄半导体团队认为，这次先进制程禁令将会带来以下影响：
（1）短期内，国内头部逻辑和存储芯片代工公司先进制程产线的扩建将会很难推进，成熟制程产线则不受影响；除非之前下单的设备已经到位，否则需要找到短期内的替代方案，比如日韩设备厂商、甚至是国外淘汰的二手设备。

（2）长期来看，美国封锁下的中国半导体产业链完成完整的国产替代，既是必须也是必然。半导体设备和材料、关键零部件、设计软件等将会越来越受到投资人的重视、政策的支持，将利好包括薄膜沉积设备、光刻机及其零部件、掩膜版、CMP设备、离子注入设备、硅片生产设备/材料、先进封装设备及EDA软件等领域的中国公司。


从事先进芯片和先进制程的美国实体

本次EAR新增了对“美国主体”支持在中国的 “符合特定标准”的集成电路的管制限制。
首先，“美国实体”的定义相对比较模糊和宽泛，既包括美国公民、美国绿卡持有者，也包括美国法人（及其分支机构）、甚至任何地理位置在美国的主体，具体是否属于EAR定义的美国实体，还需要结合具体情况来分析。
其次，“支持”既包括直接的销售、转运行为，也包括协助促成销售、转运，还包括为中国境内相关公司提供服务。
最后，禁令也非一刀切地禁止美国人从事所有和中国有关的半导体活动，而是只针对满足“特定标准”的行为。“特定标准”包括：

  • 先进制程的半导体生产行为，也即上述14/16nm以下逻辑、128层及以上NAND和18nm以下DRAM芯片的生产制造；

  • 涉及先进芯片的设备、软件和技术工作，先进芯片即上述满足3A090、4A090的高性能计算芯片和超级计算机。

值得注意的是，虽然此次新规对“美国人”的限制主要围绕半导体制造相关的活动，但考虑到半导体制造的特点，与制造紧密相关的其他环节，如设计、工具设备、封装测试、软件等也都有可能受到影响。
这项规定主要会带来三个影响：
（1）国内半导体行业美籍专家、高管众多，而美国对此次禁令“美国主体”的定义并不清晰，存在使用“自由量裁权”的可能，会严重影响行业情绪。
（2）对于明确触发了禁令、有美国人或美籍专家技术团队的中国先进芯片设计公司而言，相关人员恐怕无法再继续稳定提供服务，可能导致公司关键技术或产品开发受阻甚至停滞，对公司持续吸引高质量的国际人才也有影响。

对于部分已经采购了禁运先进制程设备的晶圆加工公司而言，即使已购买到位的设备不再受影响，设备供应商提供的技术服务可能也无法维持，影响类似当年的“苏联撤走专家”。


  高鹄坚定看好中国半导体行业

从内生发展来看，加大在中国半导体产业的资源投入是大势所趋。半导体产业是信息化时代下最重要的核心产业，是支撑经济社会发展的战略性、基础性、先导性的产业，也是引领新一轮科技革命和产业变革非常重要的产业。中国拥有全球最广泛的电子制造、终端品牌和市场需求优势，下游需求带动上游供应链转移是顺应历史潮流的表现。
面对外部压力，加快中国半导体独立自主发展，供应链安全可控更是势在必行。当前正处于全球半导体供应链的大变革阶段，包括美国、欧盟、日本、韩国在内的全球各国经济体加大对本土半导体产业链扶持力度，逆全球化分工趋势明显。美方对我国半导体产业链的打压由来已久，虽为我国半导体行业发展带来了诸多不确定性，但同时也进一步推动了我国半导体产业发展的步伐：加快构建自主可控的半导体产业链，增强上下游产业链企业的互动，逐步构建完善的芯片产业链生态体系，加速在国产设备、零部件、材料、设计、封测等全产业链的进步。
虽然短期内面临一些不确定性因素，但高鹄半导体团队仍坚定看好中国半导体行业的发展，且正在服务众多半导体行业诸多优秀的民族企业家。大雪压青松，青松挺且直，短期的外部打压无法真正限制中国半导体的长期向好发展。高鹄将持续深耕半导体领域，助力产业链上下游的投融资工作，致力于为中国半导体事业的发展添砖加瓦。

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