中国半导体产业在美国出口管制下的演变作者：Paul Triolo

三叔 · 上一次由三叔于2046-12-26 9:18am修改，总共修改了11次

中国半导体产业在美国出口管制下的演变

作者：Paul Triolo

三叔 · 上一次由三叔于2046-12-26 9:18am修改，总共修改了11次

自我在2024年2月最后一次撰文讨论中国应对美国出口管制的策略以来，无论是美国的出口管制措施还是中国国内的实际情况，都发生了重大变化。中国本土半导体产业的相对实力也获得了媒体更多关注。对本土代工龙头中芯国际（SMIC）生产的先进半导体的拆解分析声称，中国仅落后全球代工龙头台积电（TSMC）约三年，尽管此类预测可能具有误导性。

实际上，要深入理解中国半导体产业的最新动态，正变得越来越困难。2024年5月，中国半导体行业协会（CSIA）向业内人士发布了一则令人不安的警告，要求避免向媒体及外部顾问透露技术信息。中国半导体制造业的发展轨迹与高性能计算（HPC）领域类似。由于担忧HPC可被用于军事应用，美国在2015年实施了出口管制，这迫使中国超级计算行业基本停止公开展示新系统和技术进展。

使中国半导体产业形势更加复杂的，还有美国将管制延伸到与人工智能（AI）开发密切相关的各个领域。目前，中国开发先进生成式AI的公司尚未必须对其模型开发讳莫如深，因为它们主要面向消费者和企业市场。但美国对中国半导体产业的持续压力，最终将迫使这些开发者隐匿行踪，这不仅会使评估中国AI产业链的进展变得更困难，还将限制美国在国家安全关切领域的可见度。

要理解中国公司当前在开发层面所处的位置——从华为这样的科技巨头，到工具制造商，再到为先进半导体制造开发工艺气体和材料的小型创新公司——也正变得更加困难，因为这一话题如今已成为政治敏感议题。最新一轮美国出口管制为问题再添一层复杂性：大量中国公司，包括晶圆厂、工具制造商以及供应链上下游的小型企业，如今都被卷入更广泛的中美科技竞争之中，尤其是半导体领域。美国还将高带宽内存（HBM）等关键组件纳入管制范围。这一扩张加固了美国国家安全顾问沙利文（Jake Sullivan）所称的“窄院高墙”战略，旨在遏制中国发展AI先进能力的能力。中国的回应，包括不可靠实体清单（UEL）、反外国制裁法及许多内部政策，如今也成为整体博弈的一部分。北京还收紧了对关键矿物出口的限制，包括一些对半导体制造至关重要的矿物，如镓、锗、石墨、锑，以及即将管制的钨。

与此同时，中国企业和官员逐渐认识到，仅有原始硬件制造能力并不足以主宰先进半导体领域。随着华为从一家硬件公司转型为软硬结合的巨擘，其在为Ascend系列先进GPU培育强大软件开发环境方面面临挑战。与此同时，该公司的鸿蒙（HarmonyOS）移动操作系统在过去一年获得了广泛 traction（吸引力），华为目前正大力提升软件工程能力，力求在GPU和AI数据中心领域与Nvidia等公司一较高下。如今，在中国获取用于计算的大规模先进半导体硬件（即用于训练大型语言模型的能力）变得极为复杂。

北京仍在不断调整政府对复杂、庞大、且仍高度全球化的科技行业的支持模式。迄今为止，北京采用了政府对行业及关键供应链环节的援助，与新颖的融资和政策激励相结合，以确保未来十年中国对先进半导体的获取能力。因此，在行业和北京的产业政策规划者中，既有短期也有长期的动态在起作用。这个行业依然顽强抵抗中央计划式的发展，因此北京依赖公私合作、定向资金投入以及对华为等关键企业赋予更大自主权，以推动在美国出口管制和投资限制所针对的“卡脖子技术”上的进步。对于行业前沿的中国公司而言，即便在获取技术、支持和备件方面受限严重，它们也必须继续创新，并规划一个基本摆脱美国及其他外国技术依赖的未来。
北京的视角
过去一年，北京对半导体行业重要性的认知只增不减。随着包括习近平在内的中国官员不断加大对美国出口管制的批评，北京不仅考虑了报复性措施，也在着力整顿国内半导体产业体系。

高级官员逐步加大了对美国管制的批评。2024年3月，外交部长王毅声称这些管制已达到了“匪夷所思的荒谬程度”。2024年4月，习近平在一次与拜登总统的视频通话中，基于2023年11月的强硬表态，尖锐批评美国的出口管制政策。他认为这些限制是“打压中国贸易和技术发展的举措”。据称，在这次通话中，习近平几乎将美国出口管制问题与美国对台独支持并列为北京的红线。习近平对这两大问题的比较反映了中国领导人如何看待技术管控：他们认为这是对经济增长的短期重大挑战，而台湾问题则是长期挑战。当美国在2024年12月发布新一轮出口管制方案时，北京的回应很可能加剧双方的报复与反制动态，扰乱全球半导体供应链。

正如我在上次文章中强调的，北京应对美国技术管制的主要策略是构建新的体制，为国内半导体产业提供更好的支持。这些工具和政策正由政府各级设计、构建和调整。2024年的发展显示出国内产业在复杂长期产业政策规划中前所未有的深度参与，以及跨多个产业供应链的高度合作。

在更广泛的政府政策层面，北京还重组了科技官僚体系，旨在提升政府和私营部门的创新能力。2023年3月，中共中央设立了两个关键的新领导机构：中央金融委员会（CFC）和中央科技委员会（CSTC）。两者都是为了巩固党中央在关键领域的权威，并为实现长期技术发展目标提供工具。CFC在推动金融监管改革方面极为活跃且高调，而CSTC则保持低调。党媒除了报道其向某些部委发布指令外，几乎未披露其使命和行动。与其他机构和口号一样，北京如今认为，在涉及中美关系和竞争核心的敏感技术问题上，公开披露谁在做什么、如何做，并没有多少好处。

然而，CSTC正在通过发布新指导意见来对中国科技行业及其支撑生态系统产生重大影响，例如2023年发布的《中央引导地方科技发展资金管理办法通知》。这些新措施强调，资金将优先用于：（1）CSTC批准、亟需中央财政支持的重大科技项目，以及（2）地方科技创新生态系统，这很可能包括正在上海等地建设中的以半导体为核心的创新生态系统。这些优先事项表明，CFC和CSTC正在构建一个比以往更集中、更聚焦于重要领域的资助体系，超越了基础研究层面。北京似乎希望减少其认为的某些行业的浪费性投资和产能过剩，同时弥补过去对需要长期规划和投资视野的核心硬技术领域（如半导体）的忽视。这是北京思维方式的重大变化。

尽管围绕中国半导体计划存在诸多保密，新的人物和支撑结构已经开始浮出水面。
半导体行业政策目标制定的新主要机构之一，是由副总理丁薛祥领导的小组（领导小组，Leading Small Group, LSG）。这个小组还批准并购交易，并与中央科技委员会等其他中央机构协调。2024年6月，中国官方媒体披露丁薛祥是中央科技委员会的负责人，这赋予了他一个崇高的地位，用以把政府研发资源引入私营部门，针对战略性技术卡脖子环节制定政策。有关该小组的角色、隶属关系、计划，以及丁薛祥作为CSTC主席的职能的信息仍然稀缺，这反映了北京在这个领域日益提高的敏感度。

另一个体现北京对半导体产业承诺的官员是向利斌，他是中国国家发展和改革委员会（NDRC）的副主任，该部门是主要负责宏观经济管理的强力机构。在被任命到发改委之前，向利斌长期在中国科学院（CAS）从事光学和精密电子领域的研究；在发改委，他不仅负责半导体事务，还主导着北京所称的其他“卡脖子技术”领域。

华盛顿的视角
从华盛顿的角度来看，对半导体制造技术和GPU的更严格管控正在起到预期作用。决策者必须稳步扩展“窄院高墙”，年度出口管制更新已经成为常态。美国商务部计划在拜登政府任期尾声发布一套复杂的新技术管制规则，继承2022年10月和2023年10月的重大政策。这些规则预计将涵盖对AI硬件至关重要的新技术，例如高带宽内存（HBM）。该规则还可能对“外国产品直接生产规则”（FDPR）进行大幅修订，使美国官员在限制海外设施的制造工具销售方面有更大灵活性。此外，新规将扩大受限制出口到中国某些指定设施的工具类型。

这一方案显著扩大了中国境内受到最终用途管制及军用最终用途（MEU）新指定的公司和设施名单。这些指定旨在让商务部能够对不同类型的设施施加不同类型的管制，并扩大对可能为这些设施提供支持的美国人士的管控。然而，这也可能在美国供应商，特别是工具制造商中制造出很大的不确定性。2022年10月的最终用途管制已经引发了对一个较大园区内哪些具体设施受管制、哪些不受管制的相当不确定性。新规则可能会放大这种混乱。

预计大约有130个新组织将被列入新名单，包括区域子公司和设施。这些包括：（1）大约8到10个新的前端制造设施，其中一些是与科技巨头华为关联的所谓“专用晶圆厂”；（2）与中芯国际和其他公司相关的新晶圆厂，包括一些已经在实体清单上的晶圆厂，但现在有了新管制；（3）中国最重要的半导体制造工具制造商，包括刻蚀领域的龙头AMEC和北方华创，以及光刻领域的中微公司（SMEE）；以及（4）这些公司的少量子公司。

最初，商务部计划将所有与华为相关的公司列入实体清单，包括国内动态随机存取存储器（DRAM）制造商长鑫存储（CXMT）。但CXMT最终被排除在外，很可能是因为该公司采取了措施以遵守商务部的最终用途管制，而且它是日本工具制造商的重要客户。

这项新规也是推动2023年1月“美日荷三方协议”前进的尝试。
这项非正式、非公开协议是为了在美国2022年10月出台单边管制后，使三国在对中国的半导体制造工具出口管制方面达成某种一致。2023年全年，美国不断施压日本和荷兰政府，要求它们出台新的出口管制条款，涉及一系列对华出口的半导体制造工具，日本和荷兰最终照做。随后，美国在2023年10月和11月又实施了新一轮管制。

不过，荷兰和日本对这些管制中的某些关键要素仍有所保留，尤其是最终用途管制和对本国人员的管制，因为这两国无法轻易将此类条款纳入现行出口管制框架。此外，这两国及韩国政府也不认同美国商务部在2022年套件中包含对存储芯片的管制需求。

因此，新规则试图弥合三国间现有的分歧，同时也将韩国卷入其中，因为韩国是设备和备件的重要供应国。同时，该规则还为日本和荷兰提供了一些政治掩护，这两个国家都担心来自北京的潜在报复会影响重要的国家技术领军企业，比如荷兰的全球光刻机巨头ASML，以及日本的东京电子、尼康和佳能等。日本尤其担心，北京可能限制镓和石墨等关键矿物的出口，而日本的电池制造和半导体材料制造业对此严重依赖。

因此，新规则对荷兰、日本和韩国等国家设置了豁免，为这些国家在面对中国时提供掩护。但这些豁免很可能伴随着美国商务部的默契要求，即随着时间推移，这些国家需要在精神上与美国的规则保持一致，并鼓励本国公司逐步限制向“实体清单”上的中国公司和设施的销售。这种默契可能源于美国商务部的警告：如果这些国家不开始配合，美国国内可能会面临政治压力，要求对这些国家供应给中国企业的外国产品实施管制。

美国国内的反弹
最后，华盛顿越来越需要应对美国科技领军企业对持续升级的出口管制提出的强烈反对。例如，到2024年夏末，美国工具制造商日益公开表达对行业受到的损害以及美国出口管制意外为中国半导体产业创新带来巨大推动的担忧。一些美国半导体业内人士认为，日本和荷兰政府在保护本国技术领军企业的利益方面，比美国商务部要老练得多。他们指出，管制带来的高昂成本和附带损害，并质疑这些全面的美国管制是否真正服务了明确的国家安全目标。

2024年8月，一些美国议员致信美国商务部，批评出口管制使一些美国工具制造商陷入了“死亡螺旋”。美国工具制造商仍然获得许可，可以支持中国的一些设施，包括据称受华为支持的设施，但随着规则的扩展，这些许可的数量正在逐渐减少。

华为的重要性
新规对涉嫌与华为有关联的公司进行精准打击，反映出美国商务部对这家科技巨头在中国半导体产业中所起作用的日益关注。此前我曾推测，北京可能会指派一家大型国有企业（SOE）来协调在半导体制造领域的更广泛创新努力。但现在看来，北京选择的却是一家大型私企：华为。华为的新崛起似乎表明，工业和信息化部（MIIT）与强大的国家发改委（NDRC）之间的内部争论，最终是后者的观点占了上风。发改委认为，应当给华为完全的自主权来推动产业创新，这一立场显然压倒了工信部主张以国家集成电路产业投资基金（即“大基金”）作为行业优先事项主要推动力的立场。

这种复杂的官僚互动将带来各种意外和曲折，尤其是因为正如一位观察家所说，“发改委基本上给了华为一张空白支票”。

早在2020–2021年“大基金”陷入危机之前，以及发改委内部围绕如何重组半导体行业监管的讨论之时，华为似乎就已经制定了推动整个行业供应链摆脱对美国依赖的计划。2020年8月，美国商务部全面实施FDPR（外国产品直接生产规则）管制华为，迫使台积电等主要合作伙伴切断与其合作后，华为成立了华为精密制造公司（Huawei Precision Manufacturing）。虽然该公司的业务范围尚不清楚，但其焦点似乎集中在半导体制造技术上。

总体而言，华为展现出一种全面而不断演化的策略，来满足其半导体需求，而且这些努力可能正在取得成效。2020年8月之后，华为开始投资多家半导体前端制造企业以及其他供应链公司。据业内人士透露，该公司还启动了一项新计划，专门针对半导体设备团队进行招募，同时开始识别和收购封装和测试设施。与此同时，该公司还利用内部专长，来精密制造整合华为产品所需的关键组件和更大模块。其中一个显著成果是，华为很可能实现了为其新款Pura 70（P70）智能手机封装由长江存储（YMTC）生产的内存。

华为的多线并进战略
华为似乎正在全产业链上展开多个平行计划，并与各大主要玩家合作，共同推动所谓的“塔山计划”。这一努力的关键是其芯片设计部门海思（HiSilicon）。海思仍在使用美国的电子设计自动化（EDA）工具，但它日益具备去美国化设计能力，甚至可能绕过Arm的芯片设计。虽然华为持有ARM v9架构的授权，海思很可能正在转向基于RISC-V架构的半导体设计，以规避Arm知识产权。

GPU：中美技术竞争的新焦点
对于华为和中国的产业规划者而言，先进半导体——特别是用于训练AI模型和加速高性能计算（HPC）的图形处理器（GPU）——是中国必须实现国产化的关键技术之一。

美国出口管制的核心理由之一，就是要减缓中国企业设计和训练前沿AI模型的能力。因此，过去一年中，建立自主设计先进GPU的国内产能变得愈发迫切。正如我在前文中提到的，中国的GPU局面非常复杂。中国企业依然能使用相当充足的Nvidia GPU存货，以及国内来源如华为和资金充足的初创公司（如壁仞、摩尔线程、燧原科技）。这些资源还得到了新型GPU获取方式的补充，包括向中国终端用户转移GPU的努力，以及中国公司日益广泛使用的大型基础设施即服务（IaaS）提供商和小型云服务商出租的GPU。

目前，四家公司正在争夺成为中国领先的GPU制造商：华为、壁仞、摩尔线程和燧原科技。还有一些竞争者，如百度和阿里巴巴，但它们不太可能拥有足够多的资深高管和工程师，来开发出一个现实且可扩展的、可与Nvidia生态系统竞争的替代方案。人力资本对于软件开发生态系统至关重要，也是充分释放GPU利用率的关键。

培育整体生态系统、为开发者提供工具并保持持续演进能力，将对中国GPU竞争者具有决定性意义。在这方面，华为拥有诸多优势，并正试图围绕其Ascend系列数据中心处理器（包括Maleon GPU）打造一个软件生态系统。华为在另一个领域已经取得过成功：在2019年被切断关键Android服务后，该公司从零开始打造了HarmonyOS。然而，GPU领域的既有软件支持生态系统已牢牢围绕Nvidia（次要是AMD）建立起来。此外，考虑到美国出口管制限制了中芯国际制造先进半导体的能力，华为在生产充足数量的先进GPU（如Ascend 910C数据中心芯片）及持续提升硬件性能方面，也面临重大挑战。华为还面临招聘足够的软件工程师的挑战，以快速跨越软件支持的学习曲线，特别是在硬件加速的AI和机器学习环境中，Nvidia的CUDA已主导市场多年。

中国GPU创业公司的困境与突破口
像壁仞这样的中国GPU初创公司面临与华为类似的挑战。壁仞和其他GPU初创公司配备了来自Nvidia、AMD及其他西方半导体巨头的资深人员，但它们缺乏华为那样的财力。因此，壁仞和燧原等公司正在寻求在香港IPO，以筹集资金用于招聘和扩张。

目前，中国GPU设计公司大多已被切断使用台积电制造其设计产品的渠道；一些公司，如Meta X和燧原科技，选择降级性能以便继续使用全球代工巨头台积电。国内晶圆厂巨头中芯国际成为关键瓶颈。中国最大的代工厂必须在有限的先进制程产能中，为华为（目前占据最大份额）、GPU初创公司以及其他被切断外国代工渠道的中国设计公司分配资源。

所有主要玩家还将寻找其他途径来提升硬件性能。选项包括GPU间通信以及更大程度地使用高带宽内存（HBM）等技术，其中一些（如HBM）已经受到美国出口管制的新一轮压力。

中国政府推动国产GPU应用
中国政府尚未正式认证任何国产GPU，部分原因是其中一些基于获得授权的外国技术。与此同时，北京已经口头命令数据中心企业优先采购国产GPU，进一步激励整个GPU供应链继续扩展和创新。2024年9月底，有迹象表明，负责部分产业政策的中国政府部门正发布非正式指引，要求国内企业避免继续采购Nvidia的新一代H20 GPU。

过去六个月里，利用多家国内厂商GPU的新AI云平台快速涌现。例如，壁仞宣布与腾讯支持的公司Infinigence合作，研究提升其GPU训练性能的方法。Infinigence通过旗下Infini AI平台提供云计算服务，硬件涵盖来自西方供应商（如Nvidia和AMD，包括受美国出口管制限制的RTX 4090、A100、改进版A800等）以及国内龙头企业（如壁仞、华为、寒武纪、Illuvator Corex、摩尔线程）的产品。中国的AI独角兽如MiniMax、智谱AI等已经利用Infinigence的服务，而中国的主要云服务商和电信公司也提供类似的服务。

绕过管制获取先进GPU的努力
到2024年末，海内外都在进行大规模努力，以各种方式获取来自Nvidia和AMD的受限GPU。多家媒体的调查报道揭示了这一趋势。但从外部转移到中国终端用户手中的Nvidia GPU数量似乎很小，不足以满足中国AI模型训练所需的成千上万GPU的根本需求。此外，2024年末，美国官员一直在努力制定政策，以防止先进GPU流入中国，或被中国研究人员在中东等AI数据中心重要建设区域获得。

实际上，GPU问题揭示了新兴政策优先事项与半导体制造业、数据中心建设及软件开发生态系统之间错综复杂的联系。例如，中国的GPU问题不仅是单个公司的问题，还涉及到扩展全国算力的整体战略。北京已经提出大规模扩展全国计算基础设施的计划，包括优化用于AI应用的基础设施，这一政府支持的超级项目名为“全国一体化算力网络”（nucpn），由国家发改委主导，于2022年启动。
全国一体化算力网络（nucpn）计划
北京希望通过全国一体化算力网络（nucpn），整合全国各地的计算资源，将算力分配到最需要的地方，就像电网一样。通过这样做，这个项目旨在利用中国的规模优势来弥补技术短板。与其他中国政府的大型项目类似，nucpn的目标非常宏大。尽管许多此类项目未能实现既定目标，但这些宏大的国家科技计划仍会影响地方政府和省级政策的投资优先级，并最终影响中国企业的投资决策。

nucpn项目仍处于早期阶段，其目标极具雄心。到2025年，国家发改委希望指定的“国家枢纽节点区域”的计算力占全国新增算力的60%。该计划设想总算力达到300百亿亿次浮点运算（exaflops），其中35%的容量基于GPU；全国数据存储容量超过1800艾字节（exabytes），其中30%为先进存储。到2023年底，中国的总算力约为230百亿亿次浮点运算，依据一些研究测算。如果到2025年，工业和信息化部希望达到300百亿亿次算力，这意味着要比2022年中期的水平翻一番。一些中国公司，如华为，还提出了更雄心勃勃的长期全国目标。

2024年末的报道表明，一些大型数据中心企业已经建立起了完全依赖国产硬件运行的设施，预计将成为nucpn的一部分。9月，中国电信旗下的一个单位宣称，使用纯国产半导体训练了两个大型语言模型（LLM），其中一个模型参数规模达到1万亿。在微信上的一份声明中，中国电信人工智能研究院声称，这项成就“表明中国已真正实现国产大模型训练的完全自主”。不过，目前尚不清楚使用了哪些处理器和GPU进行训练，但很可能是华为的Ascend GPU、鲲鹏处理器，或其他国产CPU。中国电信此前曾承认使用华为硬件。该模型训练所用集群的规模不易确定，相较阿里巴巴、百度、字节跳动等大型科技平台的集群，仍不清楚训练所需的时间——一个1万亿参数的模型，即便用尖端硬件，也可能需要两到三个月，具体取决于训练架构和模型设计。

系统集成：工具制造商与晶圆厂
华为和其他中国GPU开发商要克服特定硬件限制，生产能在AI数据中心集群中训练先进模型的处理器，最终都取决于能否获得先进的制造工具。光刻技术一直是中国工具制造行业的短板。中国光刻机龙头中微公司（SMEE）在开发更先进的浸润式光刻系统方面进展缓慢，其能力远远落后于全球领导者ASML以及日本的主要竞争者尼康和佳能。

光刻凸显了先进半导体制造背后的深层复杂性。光刻工具制造商必须掌握一套先进技术：通常使用激光的光源、用于聚焦激光光束的光学系统、确保曝光精度的对准系统、被光线照射的感光材料（光刻胶），以及包含要在晶圆上形成的电路图案的光罩。通常，一个光刻工具制造商实际上扮演的是系统集成商的角色；它必须整合外包的光学、光源和对准系统，同时与第三方合作获取光刻胶。制作光罩则涉及光刻系统制造商（设定设备规格）、前端制造商（优化工艺和准备设计），以及最终生产光罩的公司之间的合作。

不幸的是，我们很难评估这些关键领域（先进光刻）中的进展程度，也难以判断华为和海思在其中扮演的主导角色。毫无疑问，已经取得了一些进展。据称，作为其“塔山计划”的一部分，华为通过与上海集成电路研发中心（ICRD）及国内工具制造商（包括中微公司）合作，建立了自己的实验性晶圆厂。这个工厂可能已经运行至少两年。

中芯国际的多条光刻突破路径
正如我此前所指出的，中国前端制造商解决先进光刻问题的方法有几条路径。制造商将继续使用ASML的先进深紫外（DUV）设备，只要还有维修和备件供应。这一点又因美国在2023年10月和2024年末实施的新出口管制而变得更复杂。目前尚不清楚，荷兰政府与ASML将如何在中国实施对现有DUV设备的新管制，尤其是在中芯国际及其相关设施，包括与华为相关的人员和研发项目中的执行。这引发了许多问题，例如对准阈值（overlay thresholds）以及ASML如何在现在受限的中国设施（包括中芯国际）中处理其现有工具的软件更新。

与此同时，越来越清楚的是，中芯国际将无法仅凭现有DUV设备实现所谓的3纳米制程。大多数业内观察者一致认为，其极限在5纳米。中芯国际所谓的N+3工艺可能能让该公司接近台积电N6或三星5纳米工艺的密度。在最理想的情况下，工艺技术的另一次迭代可能实现一个仅略逊于台积电N5工艺的节点。

过去一年，有许多关于华为与中芯国际及SiCarrier合作研究四重图形化（SAQP）等技术，用DUV推进至3纳米级节点的报道。华为和中芯国际已经申请了SAQP和其他多重图形化（SAxP）方法的专利，SiCarrier也是如此。但业内专家对能否用基于DUV的SAQP达成3纳米级节点持怀疑态度。一位消息灵通的行业观察者在11月指出，“我与一家为中国半导体行业供应材料的公司交流时，他解释说，要一路用SAQP做下去真的非常困难，中芯国际到目前为止还未完全掌握这一工艺。”
突破到3纳米节点的挑战与机遇
从具备某种7纳米级节点生产能力跨越到5纳米级节点是非常困难的。业内专家普遍认为，单靠这条路径进入3纳米级节点并不太可能，而转向极紫外光刻（EUV）的努力或许会更早取得成功。

显然，华为正与中芯国际、SiCarrier等合作伙伴进行研发，研究如何利用现有DUV系统推进到更先进的节点。但关于这一话题的媒体报道往往具有误导性，因为这些公司正在尝试的领域，已经超出了台积电、英特尔等公司为延长DUV系统使用寿命所做的尝试。究竟这些技术能取得多大成功、能否实现商业化产出（良率如何），目前很难评估。不过，这条路径确实为华为和中芯国际提供了一个前进方向，而且可以预见，它们正投入大量精力来尝试利用现有专利和行业专长。SiCarrier预计将在即将于12月中发布的新一轮美国出口管制中被列为目标。

2024年末，华为创始人任正非公开承认该公司面临的艰巨道路：“美国的技术和工具非常优秀……但华为无法使用它们；我们别无选择，只能自己创造工具。开放式创新和利用他人的先进成果，是企业真正的前进之道。”任正非的评论表明，华为打算整合现有技术与专利，来推动突破。

先进EUV光刻的长期战略
实现先进光刻能力——即类似极紫外（EUV）技术的能力（目前是ASML的专属领域）——如今似乎牢牢掌握在华为主导的长期战略中，而这一战略还包括其他参与者。2024年9月，一项来自国内光刻机龙头中微公司的与EUV相关的专利被披露，显示中微公司正在加紧推进EUV研发。华为很可能正主导和协调整体推进。此外，华为还很可能正试图从ASML的供应商中招募在关键子领域（如光源、反射镜、曝光成像等）拥有专长的工程师。

先进光刻链条中的其他关键环节
除了光源之外，其他主要参与者还在专注于先进光刻工艺中的关键环节。2024年9月，工业和信息化部（MIIT）发布了一份重要公告，提及了湿法清洗、光刻胶涂覆机、离子注入、等离子体刻蚀等关键工艺环节，但没有明确提及具体公司。如下表所示（文章中有表格），这些技术对应的公司大致可以推测出来。鉴于所有这些环节的技术进展极其敏感，MIIT公告中不太可能包含华为主导的、在中国各地以及先进试点生产线上使用国产工具的工作。

超越光刻：国内工具制造商的进步
除了先进光刻之外，中国的本土工具制造商也都在努力改进其设备，试图在推动自给自足的同时，维持与全球半导体行业的联系。2024年8月，领先的中国工具制造商的高级官员指出，随着先进光刻的角色发生变化，刻蚀、薄膜沉积等设备的重要性正在上升。

评估中国本土半导体产业的现状
正如2024年末的情况一样，中国半导体行业的形势非常复杂，对其未来走向（2025年及之后）的评估也同样复杂。从行业层面看，情况远比单个公司（比如华为的麒麟系列智能手机系统级芯片SoC）的性能表现更复杂。在中国的科技行业内部，焦点已经远远超出了在半导体节点上实现更小线宽的目标。目前，围绕系统工程层面的辩论更为广泛，包括芯片设计、器件集成和使用新型先进存储来源等。此外，还有更宏观的议题：需要配套开发生态系统，以及如何利用新技术，如硅光子学、软件定义硬件、先进封装技术等。更重要的是，在国家政策层面，北京已采取新的产业供应链组织战略和“国家算力”策略。

去除炒作后的技术观察
在新的技术突破报道中看清事实，始终是观察者的一大挑战。比如，2024年10月，关于中国在硅光子学上的又一项研发突破引发了关注。这是一项重要的新兴技术，但业内普遍认为，它在2030年前不太可能成为游戏规则改变者。然而，这项技术已经被用于提升数据中心的传输速率，而华为也正在探索其在这些场景中的更广泛应用。

从智能手机到GPU：系统级进展
观察华为智能手机硬件和先进GPU，可以让我们窥见未来方向。我们现在可以比较基于麒麟SoC的两代手机设计：Mate 60和Pura 70（P70）。Mate 60（2023年8月发布）的设计中包含了多项系统工程层面的改进，例如电源供应系统，这些改进帮助缓解了使用相较国际市场领先者稍落后的制程节点所带来的劣势。而相比Mate 60，Pura 70在某些版本中几乎完全实现了国产化，有估计称，其中国本土零部件占比高达90%。

尽管关于拆解分析及如何估算对外部组件依赖的争议仍然存在，但总体趋势表明，华为的工程师正试图完全去除非中国组件。

存储芯片的进步
去除外国组件和技术将始终是一个复杂且动态演变的过程。在P70中，核心SoC仅得到小幅改进。但在过去两年及未来，存储半导体或许是中国本土企业最重要的进步领域。业内报道称，P70使用了长江存储（YMTC）提供的NAND闪存，并可能由华为封装。相比之下，早期的Mate 60所用NAND存储器很可能来自韩国厂商SK海力士，源自2020–2021年囤积的库存。如果这是真的，这对华为和YMTC来说是一个重要的进展，但华为在为其智能手机和其他先进消费产品获取先进DRAM方面仍面临挑战。
关于受限企业如YMTC的挑战
关于列入美国实体清单的企业（如长江存储YMTC）的进展，获取准确信息仍然颇具挑战，因为这些企业不愿意公开新的技术突破。一些业内观察者认为，长鑫存储（CXMT）生产的LPDDR5 DRAM在一段时间内足以满足Mate系列智能手机的需求。在2022年12月被列入实体清单后，YMTC启动了一系列代号为“武当山”的项目，旨在迭代技术进步、剔除美系设备，并最终全面转向国产设备。YMTC尤其与国内公司北方华创（Naura）密切合作，以替代美国工具制造商如泛林（Lam Research）和应用材料（Applied Materials）。虽然该行业当前处于高度动态的状态，但接下来的六到十二个月里，我们可以辨识出若干趋势。

SMIC、华为的短期目标与挑战
首先，中芯国际很可能正在与华为及海思合作，努力在5–6纳米节点上提升良率，并将产能提升到足以为华为及其他中国顶级AI公司供应足够的AI和服务器CPU半导体。这几乎可以确定是短期目标。2024年9月底，《南华早报》报道称，华为已经向一些主要中国科技公司提供了Ascend 910C的样品。

使问题更复杂的是，华为鲲鹏服务器芯片和麒麟SoC的竞争性需求，这些芯片的良率几乎肯定不同，而且很可能在中芯国际和SMSCC的不同生产线上生产。因此，挑战在于确保华为能够在较长期内继续生产具有竞争力的手机SoC，例如维持两到三年。

受限工具与良率改进
围绕中芯国际先进半导体良率的讨论，都绕不开美国商务部不断施压美国、荷兰和日本工具制造商，限制它们在中芯国际最先进生产设施上的支持。去年夏天，有报道称，工具支持问题很可能放缓了华为910B芯片的生产。一些报道指出，去年夏天Ascend 910B的良率仅为20%，但到了10月，这一性能可能已改善到约40%，将Ascend系列芯片的总产能翻倍到大约每年100万颗。

华为的备用策略与新芯片展望
其次，华为很可能已经为其SoC和与智能手机、服务器、GPU专用集成电路相关的整体系统持续改进制定了备用策略。一个关键的信号，将会是新一代麒麟9100 SoC的规格参数：业内消息指出，其CPU并未有显著改进，但Maleon GPU和功耗方面实现了重大提升。要取得进展，很可能还需要访问一些早期一代的高带宽内存（HBM），而截至2024年10月，这类产品尚未被纳入对华出口管制。在预计2024年12月中旬出台的美国HBM新管制之前，中国企业，包括华为和百度，已经在囤积三星的HBM。

自2020–2021年起，华为储备的DRAM已被用于其先进智能手机设计，在等待国产替代品的同时，这些HBM库存可能足够支持国内GPU制造商如华为在一段时间内的需求。然而，目前尚不清楚国内更先进HBM的来源会从何而来。尽管如此，SMIC和华为在与多家国内外工具制造商的协作中进行的设计和生产工艺迭代，构成了一种无可替代的工程经验，帮助所有相关方在学习曲线上不断进步。

光刻的两条技术路线
关于利用现有浸润式DUV工具延展至5纳米以下节点的努力，以及华为和其他企业开发先进EUV级光刻及相关供应链的现实时间表，许多问题仍待解答。这将取决于两条最可能的技术路线中，哪条最终成功。

主要路线似乎是使用激光等离子体（LPP）作为光源。业内观察者相信，这项技术的原型已经生产出来，并正在一个未知地点进行测试。这个EUV项目可能让华为获得光源及其他组件的访问权，随后在明年（可能位于上海的新研发园区，靠近其设计和制造合作伙伴如SMEE和SMIC）启动整体系统的开发。

华为的目标很可能是分阶段推出能力，以推动工程学习过程，并确保高容量制造（HVM）的可行性。第一阶段将建立在5纳米节点的既有经验之上，力图在不依赖多重图形化的情况下，生产5纳米芯片。如果系统各部分能在2026年整合完成，那么那一年就可能开始风险生产，到2027年，有望看到Mate系列等商业设备的大规模制造（HVM）。一些行业消息源认为，这一过程已经足够成熟，以至于在官方批准前的2025年，就可能进行试生产。不过，鉴于评估多个技术路线的不同进展程度极为困难，所有这些判断都应持谨慎态度。

第二条更具实验性的EUV路线：稳态微分簇（SSMB）
另一条、也更具实验性的EUV技术路线是稳态微分簇（SSMB），正如我在前文中提到的。目前来看，中央当局似乎只是最近才为这种完全不同的光源技术路线提供更多资源，这表明，任何基于SSMB的系统要到本世纪后期才有可能变得可行。虽然LPP路线基本上是重复ASML的路径，但像SSMB这样未经验证的新路线还需要在相关技术上取得额外突破，包括光罩、曝光成像、反射镜、光刻胶等。

跨行业协作与试生产时间表
无论采用哪种路线，华为获取EUV的努力都将受益于其与行业内合作伙伴的密切合作。中芯国际、华为，以及北方华创、AMEC等主要工具制造商的团队，很可能会将其顶尖工程师集中在华为上海的新园区，共同开发可能同时利用LPP和实验性光刻技术的工艺。从试点生产线到大规模制造（HVM），至少需要一年时间才能达到足够的良率。与使用浸润式DUV多重图形化等技术相比，一旦EUV系统投入运行，其在吞吐量和良率上的潜在提升极为巨大，因此预计相关方将不惜一切代价推动这一尝试。一旦试验生产线完全投入运营，整个计划很可能将在中芯国际的一个工厂（很可能是SMSCC在上海的一个先进工厂）进行扩展。

展望2025年
华为、长江存储（YMTC）、长鑫存储（CXMT）、中芯国际（SMIC）及整个行业在2025年面临的挑战将非常巨大。然而，该行业已经发展到一个阶段，在这个阶段，观察者不能仅凭长期以来的技术参数对比来判断其技术水平。高带宽内存（HBM）和先进封装等关键技术的发展——以及系统工程进展、基于AI的先进半导体设计方法和先进芯片（如GPU）之间的新互联方式——已经重塑了行业的基准。如果不考虑这些因素，仅仅比较原始计算能力将越来越失去意义，特别是当涉及支持软件生态、数万个GPU的新连接与供电方式，以及大型语言模型（LLM）的新设计和训练方法时。

观察者需要一种不同的视角来衡量中国公司在全球前沿中的位置。这种视角必须包括我在本文中试图定义的四个层次：半导体行业本身、系统工程、支撑生态系统和国家政策。

避免“路径依赖”的产业战略反思
一些经验丰富的中国半导体行业官员试图降低过分追求先进节点制造能力的优先级，称其是一种风险，即中国企业可能陷入成为全球半导体产业既定发展路径的“路径依赖”，从而阻碍更大范围的创新。行业资深人士叶甜春（中国半导体行业协会集成电路分会理事长、中国集成电路创新联盟副理事长兼秘书长）在2024年5月底于广州举办的第二十六届中国IC制造年会暨供应链创新论坛上发表了一次颇具深度的讲话。

叶甜春指出，“外部压力（即美国出口管制）将迫使中国集成电路产业提前七到八年开展创新。” 他表示，这种前瞻性规划对于避免中国企业主要沿着全球同行的相似发展路径追赶至关重要。叶特别提到，中国企业需要加强3D系统封装与产品设计架构创新之间的衔接。

面向GAA架构的挑战与出口管制扩展
在讲话中，叶甜春还指出，全球逻辑器件架构正在从FinFET（鳍式场效应晶体管）向GAA（全环绕栅极）转型。对中国企业而言，向GAA架构迈进将是一个重大挑战，特别是在美国于2024年8月最终实施多边管制、限制GAA技术出口到中国之后。叶甜春是为国家发改委等政府机构提供中国半导体产业状况建议的顶级行业领导人之一，他也参与规划中国跨越当前“卡脖子”技术的路径。

未来的挑战与存储芯片之争
随着出口管制措施扩展并渗透到中国国内半导体制造供应链的更多环节，中芯国际、长江存储、长鑫存储等中国企业在逻辑芯片（如NAND）和存储芯片（如DRAM）制造上的进步，将面临重大挑战。在某个时间点上，囤积策略将失去效用，届时将需要一种新方法，或者对复杂成品系统（如智能手机、先进GPU及其集群）的性能做出重大降级。

对于在2025年设计先进系统的中国公司而言，能否获取HBM和其他先进存储，将是一个关键领域。

美国国内的存储管制争议
美国对存储芯片的出口管制在国内仍然存在争议。大多数美国行业人士至今仍认为，美国政府在2022年10月管制方案中将存储纳入限制的理由并不充分，因为其他针对逻辑芯片的管制已足以限制在尖端性能上的进展。截至2024年末，中国国内DRAM龙头长鑫存储似乎还远未具备进行超越HBM2E的先进HBM研发试点的能力，而要做到这一点，也将触犯美国出口管制。

长鑫存储能否在继续避开美国出口管制的同时，推进其在先进HBM等领域的研发，尚不明朗。鉴于HBM也是一种先进封装技术，其他中国公司，包括华为和封装龙头通富微电（JCET），也可能参与推动HBM的改进。缺乏对新一代HBM的持续获取，将继续限制Ascend 900系列处理器的性能。

华为的主导地位与行业内的担忧
华为将在中国半导体产业中保持卓越地位，尽管业界对其主导地位存在一些担忧。如前所述，华为在半导体行业的领导地位，是2024年中国科技行业最明显、最重要的发展之一。 10月，华为开放了其莲丘湖园区，其建筑面积几乎是Alphabet（谷歌母公司）位于美国加州山景城总部的10倍。

此外，上海及整个长三角地区已成为中国半导体产业的中心，大约60%的产业集中在那里，如今更由华为的新园区作为核心。尽管如此，截至2024年末，中国科技界、学界和科研界的某些圈子开始对华为主导多个技术领域的后果表达担忧。知名计算机科学家孙凝晖就曾公开谈及华为在多个技术领域中的主导地位。

另一位未透露姓名的业内专家指出，过于依赖一家企业，并不有利于培育健康的创新生态，尤其是当深圳这家巨头在争夺政府采购等竞争中获得优待时。然而，中国半导体行业的其他人士则认为，这些批评者夸大了华为的作用，他们认为，拥有一家如华为这样的主导性企业，恰恰有助于中国在面对西方压力（如出口管制和投资限制）时实现突破。

技术拆解与TSMC的微妙角色
2024年10月，TechInsights基于对搭载华为Ascend 910B服务器半导体的系统的技术拆解，提出910B可能是由台积电（TSMC）制造的，这一说法在业界引发轩然大波。看起来，一家名为Sophgo Technologies的第三方公司（据称与一位加密货币亿万富翁有关联）可能充当了中间商，利用台积电的代工服务代表华为制造半导体。然而，双方都否认这一点。

此事凸显出，美国出口管制给台积电带来了极为微妙的处境。台积电被允许与一些中国公司合作，但不包括其他一些。例如，与不在美国商务部实体清单上的中国智能设备制造商小米合作，使台积电得以为其生产3纳米节点的SoC，用于消费类手机。但台积电不能为华为或代表华为做同样的事情。

GPU出口限制下的混乱
涉及GPU的情况更为复杂。2022年10月和2023年10月的管制中改变了性能阈值，要求台积电等公司在生产之前就判断某个设计的性能是否超出限制。然而，加密货币半导体（不受美国商务部规则中GPU性能阈值的限制）与AI半导体之间的设计相似度很高，台积电可能难以在制造前判断设计是否超标或是否“代表华为”生产。台积电究竟能否识别这些细节，目前仍不清楚。有关这一故事的细节仍不明朗，笔者及其他业内专家对某些猜测（例如华为是否能从台积电制造的半导体中学到对与中芯国际的合作有用的东西）持怀疑态度。毕竟，在2020年9月FDPR规则生效前，华为与台积电本就关系密切。
台积电对AI芯片生产的暂停
2024年11月初，一个重大动态出现：台积电似乎向中国客户发出了通知，表示将暂停7纳米节点及更小节点的AI半导体生产。这一举措预计将影响远超此前管制所涵盖范围的客户群，包括阿里巴巴、百度等中国企业。此举几乎可以确定是美国商务部施压的结果，进一步将台积电推向作为美国出口管制政策“执行臂”的角色。这也加剧了中美台三方之间复杂关系中的地缘政治风险。

系统工程与软件层面的挑战
在系统工程和软件层面，华为及其合作伙伴面临着相当大的挑战；外部观察者很难准确评估它们的实际水平。实现先进半导体制造目标，将取决于华为能否召集一个公司联盟，在商业应用层面取得可与EUV光刻相媲美的技术进步。同样，预测支持先进AI模型训练等新兴应用的软件开发者们何时能形成一个与当前由Nvidia主导的西方体系相匹敌的生态系统，也非常困难。

HarmonyOS 与软件生态系统
华为最近刚刚培养出独立的软件生态系统。2024年6月，华为发布了新版本的HarmonyOS，该版本与Android不再向后兼容。尽管据称已有约5000家公司同意采用新HarmonyOS，且华为应用商店中已有1500个应用上线，但有评论指出，主要应用尚未进入应用商店，许多应用还只是演示版。考虑到新操作系统带来的巨大变革，这些批评似乎为时过早；总体来看，HarmonyOS很可能会被中国开发者广泛接受。

然而，在先进计算硬件（如GPU）周围建立一个像HarmonyOS那样强大的软件支持生态系统，对华为来说将是一项更艰巨的任务。截至2024年夏，中国的大型开发者正在越来越多地将AI模型开发从Nvidia主导的AI生态系统中迁出。中国开发者习惯使用国外的支持软件，如CUDA，以及西方主导的AI开发框架（如PyTorch和TensorFlow）。要让整个中国的大语言模型（LLM）开发环境切换到华为主导的软硬件生态系统，对华为和开发者来说都将是一大挑战。

国际合作与开放渠道
尽管美国出口管制的明确目标是切断中国与全球AI开发的联系，但实际上，中国公司和研究人员并没有像人们想象的那样被完全孤立。中国开发者仍然可以接触到西方公司日益强大的开源模型，也仍然参与国际AI研究会议。此外，中国的计算基础设施人员相当有能力，能够利用各种可用的硬件和软件能力，设计出先进的训练系统。

国家政策层面的加速重组
在国家政策层面，整个半导体及其支撑行业的重组正在加速。到2025年，预计中国会围绕华为以及不同类型的政府支持（特别是强化研发、建设“国家算力”）推动更大范围的产业重塑。随着国家级数据中心能力的增强，这些资源将被中小型企业，甚至更大规模的企业所利用。

意识形态维度与国家目标
2025年，中国政策的意识形态维度也将推动进一步的变革。我们可以从中国高层领导人（如习近平）以及中国科技界领袖的表态中，窥见未来的方向。例如，2023年7月，中国科学院院长侯建国曾雄辩地阐述了中国面临的挑战，呼吁“加快抢占一批科技制高点，以有力支撑国家发展和安全。” 侯的表态揭示出：中国官员现在相信，仅仅在战略技术领域赶上西方同行是不够的，他们必须在某些方面取得一定程度的主导地位，才能在未来规避被“卡脖子”。这当然与普遍观点一致：北京迫切希望避免经济依赖和围堵，中国领导人认为这对其经济目标是致命的。

2025年底前的�

中国半导体产业在美国出口管制下的演变 作者：Paul Triolo

中国半导体产业在美国出口管制下的演变作者：Paul Triolo