IDTechEx:芯片货币战争:美国、中国和AI竞赛

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  目前,在世界各地发生的更为实质的战争背景下,还有另一种在经济和工业领域的战争,即发生在美国和中国这两个大国之间的贸易战。这场贸易战的最后结果将对全球地理政治学产生极其深远的影响,因为两国之间进行怎样的互动将决定未来两国及其各自盟友合作的基础。

  这场贸易战围绕半导体芯片的生产展开,半导体芯片是许多现代设备中常见的组成电子电路的小零部件,从智能手机到电视,从汽车到电脑。在IDTechEx最近的报告《2023-2033年人工智能芯片》中,这家市场研究公司强调了AI在这场贸易战中所扮演的角色,在这场战争中,争夺人工智能霸主地位已成为中美两国关注的问题。

  在讨论人工智能所扮演的角色之前,从头开始介绍一下背景或许更有指导意义。这不需要追溯到很久以前——事实上,从2018年开始到现在,只有短短五年的时间。从2018年1月起,在前任美国总统唐纳德·特朗普(Donald Trump)和现任美国总统乔·拜登(Joe Biden)的任期内,美国在半导体领域对中国实施了几个层次的限制和贸易壁垒,每一层次都为了填补前一层次遗留下的漏洞。这些限制如下图所示。

  美国施加这些限制的原因是多方面的,首先是简单的经济学原因(美国希望阻止中国在半导体供应链中获取一直增长的市场占有率),然后是复杂难解的担忧,如风险暴露和将半导体用于军事目的等。

  就区域依赖风险而言,自2020年以来,全球芯片短缺,半导体芯片供不应求。这种短缺暴露了美国设计公司对东南亚地区制造能力的严重依赖,因为从危机开始后,芯片的交付周期延长到了3个月以上。

  有许多互补因素导致了全球芯片短缺的状况。其中最主要的原因是新冠肺炎大流行,导致需求上升(由于慢慢的变多的人在家工作,个人电脑需求上升),供应下降(由于亚洲各地的封锁导致工厂关闭)。其他因素包括数据挖掘的兴起(GPU需求大涨,从而再次增加需求);2021年,中国台湾遭遇干旱,导致清洁工厂和晶圆厂所需的超纯水的生产出现问题;Asahi Kaseri、Renesas和ASML等多家公司的制造厂发生火灾;以及由于俄乌战争,氖气(用于芯片制造中的激光)采购变得困难,因为乌克兰提供超过90%的美国半导体级氖气。

  这些事件加在一起可能足以让美国这样的国家考虑投资建设自己的生产设施。但中国在半导体进口方面的支出水平,以及其商业和军事企业之间的模糊界限,导致美国担忧其这个竞争对手经济体在关键技术领域会超越它们。这时轮到人工智能登场了。

  除了上述提到的限制措施外,2022年8月26日,美国政府禁止AMD和英伟达向中国出口可用于发展人工智能技术的芯片。根据英伟达8月份向美国证券交易委员会提交的文件,这是一份许可协议,该协议立即生效,允许未来英伟达出口其A100和即将推出的H100芯片到中国(包括香港)和俄罗斯。任何包含A100和H100芯片的系统,以及任何与A100大致同样先进的未来芯片产品,也都包含在新的许可证要求中。

  该文件称,美国政府已表示,新的许可证要求所涵盖的产品不能被中国或俄罗斯用以军事目的。AMD的一位发言人在接受路透社采访时也以类似的方式表示,该公司收到了新的许可证要求,这实际上阻止了AMD向中国出口其MI250 AI芯片。

  这些信息暗示了一个事实,即美国政府对中国公司施加的限制不仅仅是试图从亚太地区夺取供应链的一些控制权,也是国家安全问题。这些措施是美国试图通过阻止中国实现AI霸权所需的先进的技术来阻止中国的AI发展(这并非毫无根据的担忧,因为截至2018年,中国在人工智能技术方面申请的专利是美国的2.5倍)。

  鉴于中国商业和军事企业的交织关系,拜登政府实际上已经停止了军事出口,同时保留了商业出口和由此产生的收入。因此,引用战略与国际研究中心的话,“高端人工智能芯片不能再出售给在中国运营的任何实体,无论是中国军方、中国科技公司,还是在中国运营数据中心的美国公司”。

  人工智能不仅有望成为未来25年经济发展的最大驱动力之一,而且对中国来说,掌握人工智能代表着有能力完善符合现有架构的治理模式。人工智能模型的有效性在很大程度上取决于所提供的训练数据集的质量和广度。鉴于中国可以收集大量的数据,可以从AI的广泛应用中获益。

  一直到最近,面对这些限制措施,中国从始至终保持沉默,只是在台积电去年宣布计划在美国亚利桑那州建造新的制造设施时,表达了一些不满。但在2023年7月,中国进行了反击,限制了某一些半导体芯片制造中使用的镓和锗材料的出口。

  锗广泛应用于如热成像相机、太阳能电池板和电信等应用中,也可应用于光电二极管,将光信号转换为电信号。镓则经常与砷配对形成砷化镓,这是一种化合物半导体,可以在比硅更高的温度和频率下工作。根据美国地质调查局的数据,目前,中国生产的镓约占全世界的98%,控制着全球约68%的精炼锗产量。中国对这些材料来出口限制对美国及其盟国的影响不容低估。

  鉴于目前中美以维护国家利益为由对另一方进行制裁,欧洲和亚洲的一些国家对两国的这些持续限制措施提出了担忧。美国对中国的制裁幅度越大,中国就将越多的资金投入自己的国内供应链构筑中(2021年中国在进口微处理器上花费了相当于4320亿美元的资金,这些资金可能没办法再用于进口,中国当然不缺资金)。

  与大多数国家一样,到目前为止,中国还没有寻求发展一个孤立的、从前端到后端的完整国内半导体供应链,因为他们能够选择与国外的合作伙伴合作,如设计企业可以使用中国台湾的晶圆厂,中国的晶圆厂也能买国外半导体制造设备。但既然目前这些可能性都要被阻断,中国必须着眼于增强国内能力。

  在短期内,这对中国来说将是十分艰难的。尽管中国一直在储备芯片和SME,以应对这些制裁措施(中芯国际生产的7纳米芯片是使用现有的DUV机器生产的),但这些资源最终会耗尽,因此,如果中国的半导体产业不想最后‘油尽灯枯’,尤其在更先进的节点方面,中国必须寻求发展国内能力。在接下来的几年里,中国似乎将不得已依靠更成熟的节点工艺来制造新芯片。

  话虽如此,中国不太可能绝对没外国的支持,至少在SME和零部件供应方面是这样。在中国市场投资很多的公司——比如德国蔡司公司,中国是其增长最快的市场,它可能不愿意放弃从中国市场获得的收入。为了遵守美国的出口管制,这一些企业可能会在其产品中设计出符合美国要求的零部件和技术投入,以便在中国销售这一些产品而不可能会受到影响。

  从长远来看,中国有理由保持谨慎乐观。被迫以前所未有的方式来进行合作,中国的晶圆厂、设计企业和SME企业可能会形成一个生态系统,这个生态系统不仅在被迫合作中更强大,而且比大多数其他几个国家的供应链更彻底地独立于全球供应链之外(还不受美国的控制)。这可能带来一些影响,但如果其他几个国家感受到由于无法增加原材料供应所带来的不利经济影响,这些影响也有一定可能会被消除,或者至少会减少。

  这些故事还远未到结局,但预计到2033年,仅人工智能芯片就将增长2576亿美元,未来十年将会有很多得与失的故事上演。