China's racing to build its AI ecosystem as U.S. tech curbs bite. Here's how its supply chain stacks up

“與英偉達的出口限制芯片相比，華為與 H20 之間的性能差距不到一代，” SemiAnalysis 的創始人、首席執行官兼首席分析師 Dylan Patel 表示。

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由於美國限制中國購買用於人工智能開發的先進半導體，北京寄希望於華為等國內替代品。

這一任務變得更加艱鉅，因為美國的限制不僅阻礙了中國獲取全球最先進芯片的機會，還限制了獲取創建 AI 芯片生態系統所需的關鍵技術。

這些限制涵蓋了整個半導體價值鏈，從用於生產 AI 芯片的設計和製造設備到支持元件如存儲芯片。

北京已動員數百億美元試圖填補這些空白，但專家表示，儘管它在某些突破上能夠 “強行” 取得進展，但仍然任重道遠。

“美國對先進英偉達 AI 芯片的出口管制激勵了中國行業開發替代品，同時也使國內公司更難做到這一點，” 諮詢公司 DGA-Albright Stonebridge Group 的合夥人兼中國高級副總裁 Paul Triolo 表示。

以下是中國在構建 AI 芯片所需的四個關鍵領域與世界其他地區的比較。

AI 芯片設計

英偉達被認為是全球領先的 AI 芯片公司，但重要的是要理解，它實際上並不製造用於 AI 訓練和計算的物理芯片。

相反，該公司設計 AI 芯片，或者更準確地説，是圖形處理單元。該公司的專利 GPU 設計訂單隨後被髮送到芯片代工廠——專門從事其他公司半導體產品大規模生產的製造商。

雖然美國競爭對手如 AMD 和博通提供不同的替代品，但英偉達的 GPU 設計被廣泛認為是行業標準。對英偉達芯片的需求如此強勁，以至於中國客户繼續購買他們能得到的任何該公司的芯片。

但英偉達正面臨華盛頓日益嚴格的限制。該公司在四月透露，額外的限制使其無法向中國客户銷售 H20 處理器。

英偉達的 H20 是其 H100 處理器的一個不太複雜的版本，專門設計以規避之前的出口管制。然而，專家表示，它仍然比國內任何可用產品更先進。但中國希望改變這一點。

作為對限制的回應，越來越多的中國半導體公司進入了 AI 處理器領域。它們包括一系列新興公司，如 Enflame Technology 和 Biren Technology，試圖吸收英偉達留下的數十億美元的 GPU 需求。

但似乎沒有任何中國公司比華為的芯片設計部門海思更接近提供真正的替代品。

華為量產的最先進 GPU 是其 Ascend 910B。下一代 Ascend 910C 據報道預計最早在五月開始大規模出貨，但沒有更新消息。

SemiAnalysis 的創始人、首席執行官兼首席分析師 Dylan Patel 告訴 CNBC，儘管 Ascend 芯片仍落後於英偉達，但它們顯示出華為正在取得顯著進展。

“與英偉達的出口限制芯片相比，華為與 H20 之間的性能差距不到一代。華為與英偉達被允許在中國銷售的產品並不遙遠，” Patel 表示。

他補充説，截至去年，910B 落後於英偉達兩年，而 Ascend 910C 僅落後於一年。

但儘管這表明中國的 GPU 設計能力取得了巨大進步，設計只是創建競爭性 AI 芯片生態系統的一個方面。

AI 芯片製造

為了製造其 GPU，英偉達依賴於全球最大的合同芯片代工廠台積電，後者生產全球大多數先進芯片。

台積電遵守美國的芯片管制，並且也被禁止接受來自美國貿易黑名單上的公司的任何芯片訂單。華為在 2019 年被列入該名單。

這導致像華為這樣的中國芯片設計師尋求當地芯片代工廠，其中最大的就是中芯國際。

中芯國際遠遠落後於台積電——官方已知其能夠生產 7 納米芯片，這需要的技術水平低於台積電的 3 納米生產。較小的納米尺寸帶來更強的芯片處理能力和效率。

有跡象表明中芯國際取得了進展。該公司被懷疑為華為的 Mate 60 Pro 提供了一款 5 納米 5G 芯片，這在 2023 年動搖了人們對美國芯片管制的信心。然而，該公司在以成本效益的方式大規模生產先進 GPU 之前還有很長的路要走。

根據獨立芯片和技術分析師 Ray Wang 的説法，中芯國際已知的運營能力與台積電相比微不足道。

“華為是一家非常優秀的芯片設計公司，但他們仍然缺乏優秀的國內芯片製造商，” Wang 表示，並指出華為據報道正在努力提升自己的製造能力。

但缺乏關鍵製造設備阻礙了兩家公司。

先進芯片設備

中芯國際滿足華為 GPU 需求的能力受到來自荷蘭的出口管制這一熟悉問題的限制。

雖然荷蘭可能沒有任何知名的半導體設計或製造商，但它是全球領先的先進芯片製造設備供應商 ASML 的總部——該公司生產的機器使用光或電子束將複雜圖案轉移到硅晶圓上，形成微芯片的基礎。

根據美國的出口管制，該國已同意阻止 ASML 最先進的極紫外（EUV）光刻機的銷售。這些工具對於大規模和成本效益地製造先進 GPU 至關重要。

根據 SemiAnalysis 的分析師 Jeff Koch 的説法，EUV 是中國先進芯片生產中最重要的障礙。他告訴 CNBC：“他們擁有大部分其他工具，但光刻技術限制了他們向 3nm 及以下工藝節點的擴展能力。”

中芯國際已經找到了一些方法來繞過光刻限制，使用 ASML 的較不先進的深紫外光刻系統，這些系統受到的限制相對較少。

Koch 表示，通過這種 “強行突破”，在 7nm 上生產芯片是可行的，但良率並不好，而且這一策略可能已經接近極限，他補充道：“以目前的良率來看，中芯國際似乎無法生產足夠的國內加速器來滿足需求。”

據報道，正在研發光刻技術的中國公司 SiCarrier Technologies 與華為有聯繫。

但 Koch 表示，模仿現有的光刻工具可能需要數年甚至數十年的時間才能實現。他補充道，中國可能會追求其他技術和不同的光刻技術，以推動創新而非模仿。

AI 內存組件

雖然 GPU 通常被認為是 AI 計算中最關鍵的組件，但它們並不是唯一的組件。為了進行 AI 訓練和計算，GPU 必須與能夠在更廣泛的 “芯片組” 中存儲數據的內存芯片協同工作。

在 AI 應用中，一種被稱為 HBM 的特定類型內存已成為行業標準。韓國的 SK 海力士在 HBM 領域處於行業領先地位。該領域的其他公司包括三星和美國的美光。

分析師王表示：“在 AI 發展這一階段，高帶寬內存已成為訓練和運行 AI 模型的必要條件。”

與荷蘭一樣，韓國正在配合美國主導的芯片限制，並於 12 月開始遵守對某些 HBM 內存芯片對華銷售的新限制。

作為回應，中國內存芯片製造商長鑫存儲科技（CXMT）與芯片封裝和測試公司通富微電合作，正在早期階段生產 HBM，路透社的報道指出。

王表示，CXMT 預計在 HBM 開發上將落後全球領先者三到四年，儘管它面臨着重大障礙，包括對芯片製造設備的出口管制。

SemiAnalysis 在 4 月份估計，CXMT 距離實現任何合理的生產規模仍有一年時間。

中國代工廠武漢新芯半導體制造 reportedly 正在建設一座生產 HBM 晶圓的工廠。南華早報的報道指出，華為技術與該公司在生產 HBM 芯片方面進行了合作，儘管這些公司並未確認這一合作關係。

SemiAnalysis 在 4 月份的報告中指出，華為依賴於來自三星等供應商的 HBM 庫存，用於其 Ascend 910C AI 處理器，儘管該芯片是在國內設計的，但仍依賴於在限制之前或儘管限制而獲得的外國產品。

SemiAnalysis 表示：“無論是來自三星的 HBM、來自台積電的晶圓，還是來自美國、荷蘭和日本的設備，依賴外國產業的程度都很大。”