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拜登政府的四大半導體政策

作者：國華B 於 2023-2-10 07:39 發表於最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

通用分類:政經軍事

擴大禁令的背景

根據中國大陸「中國製造2025」計劃, 其半導體製造到2030年時實現75%的自給自足率。為達成此目標，2021年中國大陸購買的晶元製造設備增長58%，連續第二年成為這些產品的最大市場(彭博社報道)。大陸預計將在未來五年內新建25個12英寸晶圓廠。於是美國政府緊鑼密鼓地施出各種政策限令並邀約盟友支持，以打擊或延緩中國大陸半導體晶元製造。就是在這樣的形勢下，大陸半導體製造商中芯國際(SMIC)竟然實現了一個重大技術突破 – 以成熟光刻機製造出7納米晶元。要知道，最先進的商業晶元，不僅裝在手機里，還可以用於F-35戰鬥機，甚至用於有朝一日可能改變戰場性質的人工智慧系統。中芯國際的晶元製造能力著實讓美國朝野吃了一驚 (下圖 YouTube)。國家安全顧問沙利文(Jake Sullivan)出面了：「后冷戰時代已經徹底結束，」美國要為關鍵技術設置「小院高牆」。他說「基礎技術的關鍵點必須在這個院子里，圍欄必須很高，因為不應該讓競爭者利用美國及其盟友的技術來破壞美國及其盟友的安全。」前谷歌首席執行官、現任人工智慧國家安全委員會主席的埃里克·施密特告誡政府，「中國政府是用商業速度工作。」大陸有商業上也有地緣政治上的動機，要製造出速度最快的晶元。參院民主黨領袖舒默(Senator Chuck Schumer)表示，美國政府不能坐視不理，必須迅速行動，去阻止中國大陸獲得高端晶元製造技術。而兩年多以前對華為公司實施的禁令，已使其高端手機在世界市場歸零。這一結果讓拜登政府、國會兩院、和產、學、研精英相信，美國擁有能力，可以決定包括中國大陸在內的世界任何高科技公司可以達到的技術水平。為了美國今後幾十年的國運，為維護帝國的榮光，為保持美國人的生活方式，為山巔燈塔持續為世界指引方向，拜登政府出台了分別於2022年10月7日、10月12日和10月21日生效的新的、更為嚴苛的對中國大陸的人工智慧和半導體製造設備和人員禁令，將光刻機的禁令擴大至深紫外線DUV。目的就是從用美國的根技術來影響大陸半導體發展能力。

具體來說拜登政府試圖通過以下四方面來實現扼殺大陸半導體科技產業目的：

阻斷高端人工智慧晶元的獲取；
阻止中國在國內設計人工智慧晶元；
阻止中國製造先進晶元；以及
阻止中國獲得美國製造的零部件。

1. 扼殺中國大陸的人工智慧和超級計算產業 (下圖 SCMP)

中國大陸是人工智慧研究、人工智慧商業化和人工智慧軍事技術的全球領導者。大陸的「軍民融合」戰略旨在確保其最好的商業人工智慧技術始終為軍方所用，並確保軍方與大陸商業產業的聯繫緊密相連。迄今為止，美國有條件允許大陸企業購入高端晶元，不能用于軍事目的，但收效甚微。例如，2015年，奧巴馬政府阻止英特爾向大陸國防科技大學 (NUDT) 等大陸軍事超級計算機研究中心出售其高端晶元的限制生效后，國防科技大學建造的全球領先的超級計算機里，使用的是最新的(被禁止的) Intel Xeon晶元。

拜登政府決定高端人工智慧晶元不能再賣給在大陸運營的任何實體，即軍方、科技公司，乃至在大陸運營數據中心的美國公司。根據商務部發給英偉達 (Nvidia) 和超威半導體 (AMD) 的官方信函，出口管制令為可以向中國銷售的晶元設置了性能閾值，而任何超過性能閾值的產品都需要賣方向商務部申請出口許可證，實際上是一項禁令。這一出口許可要求不僅適用於英偉達和超威半導體，也適用於世界各地的任何生產銷售晶元公司。

2. 阻止大陸獲取美國製造的晶元設計軟體和美國製造的半導體製造設備 (下圖 Caixin)

市場上有三家領先的半導體EDA公司：明導國際公司 (Mentor Graphics)、楷登電子 (Cadence Design Systems) 和新思科技 (Synopsys)。這三家公司的總部都在美國，大部分員工都在美國 (儘管Mentor實際上是歐洲西門子的子公司)。美國在EDA軟體市場的主導地位，可用以扼殺中國大陸的晶元設計行業。

美國援引《外國直接產品規則》(Foreign Direct Product Rule)，禁止全球半導體製造公司協助任何大陸晶元設計公司，從事人工智慧或超級計算製造高端晶元的研發和生產製造。具體禁止的業務包括：自動設計EDA軟體，和含美國技術的半導體製造設備。根據新規定，大陸公司不能使用EDA軟體設計高端晶元；也禁止任何廠商生產製造大陸晶元公司設計的先進人工智慧和超級計算晶元(類似迫使華為海思退出晶元設計市場的執法)。

3. 阻止中國大陸製造先進晶元 (下圖 NIKKEIAsia)

大幅限制向中國大陸先進晶元公司(如中芯國際和長江存儲)供應先進的半導體製造設備，達到降低大陸的晶元技術成熟度，確保美國半導體技術持續大大領先於大陸。與對AI晶元銷售的限制類似，對晶元製造設備銷售規定性能閾值，只能向大陸出售較舊、較不先進設備的出口。換句話說，美國要儘可能拉大領先大陸的距離，如讓中芯國際 (SMIC) 的14納米的邏輯晶元生產線停產、讓長江存儲 (YMTC) 只能生產低於128層的3d nand 快閃記憶體、對於 DRAM 存儲晶元，設備銷售限制將適用於18納米工藝節點和18+納米。

如果無法得到美國設備供應商持續的人員和備件支持，即使中芯國際 (SMIC) 和長江存儲 (YMTC) 現有的先進生產設施能夠生產14納米晶元、128層快閃記憶體和18納米存儲，這些設施可能會被迫放慢並最終停止生產。如果大陸最先進的公司都難以為繼，其他公司和設施就更不可能了。某種層度上，這些新的限制對大陸先進晶元製造商來說接近毀滅性打擊，至少在大陸本土設備開發出來之前是如此。

4. 阻止中國開發自己的半導體製造設備 (下圖 The Caixin)

美國擁有關鍵的半導體製造設備，這是半導體供應鏈中對中國大陸最重要的競爭優勢。為防止大陸開發自己的半導體製造設備，拜登政府增加了許可證限制，阻止出口《商業管制清單》上的任何半導體製造設備組件。沒有美國的組件，大陸發展其國產半導體設備產業的努力將從零開始。這會是一座極難攀登的高山。

拜登政府行動的三大要點

總之，美國不希望中國大陸擁有先進的人工智慧計算和超級計算設施，因此阻止他們購買美國最好的人工智慧晶元。它不希望中國大陸設計自己的人工智慧晶元，因此它阻止大陸使用美國最好的晶元設計軟體，並阻止世界各地的晶元製造公司為大陸晶元設計公司(或大陸任何晶元公司)生產高端晶元。最後，美國不希望大陸擁有自己的先進晶元製造設施，因此阻止了他們購買必要的設備，其中大部分設備是不可替代的美國設備。

面臨的主要挑戰和問題

像任何一項政策一樣，美國政府的這項政策在執行過程中正在並將繼續遭遇各種問題與挑戰 -- 政府部門、本國企業和外國企業 (下圖 The Heritage Foundation)。

1. 這些出口限制適用於在中國大陸經營的美國企業，但不適用於在印度等大陸本土以外經營的大陸企業。這大大增加了違反美國出口管制向中國大陸走私晶元的機會。因為大陸雲計算巨頭在境外的超大規模數據中心可購買遠超其實際需要的人工智慧晶元，然後將這些超額購入的晶元私下運回中國大陸。

2. 對中國大陸人工智慧晶元設計機構實體清單的管理存在瑕疵。大陸人工智慧晶元設計機構可能幾天或幾周內更換名稱，以逃避出口管制。而商務部尚不能相應地對大陸的規避策略做出更快、更靈活的反應。如寒武紀科技(Cambricon)這一大陸領先的人工智慧晶元公司，最初並未列入實體清單。

3. 中國大陸政府利用政策和補貼，扶持本土半導體技術發展。雖然美國的封鎖禁令使大陸重點發展使用舊技術節點(>28 nm)，全球半導體供應鏈危機表明，即使是不太先進的晶元短缺，也可能對世界經濟造成重大影響。而大陸在全球半導體製造能力(>28 nm)中所佔份額已從2011年的9%增至2021年的16%，成為繼韓國和台灣之後的第三大生產國(包括非中國大陸公司擁有的中國設施)。相應地，大陸對世界經濟的影響力也增加。經濟和技術發展規律表明，中國大陸可以在既有的基礎上持續迭代升級，縮小與先進半導體生產廠家的差距，甚至最終發展出本土的一流半導體供應鏈。

4. 開源技術可能為中國大陸在半導體供應鏈領域的趕超提供機會。例如，國防高級研究計劃局 (DARPA) 目前正在資助開源技術的研發，這些技術可能與美國半導體公司提供的主要專有解決方案相競爭，從而為大陸提供一條非出口控制的途徑，以獲得所需的能力。

5. 半導體供應鏈中其他重要國家可能不會全力配合美國的封禁政策。沒有歐洲、日本和韓國的合作，美國遏制中國大陸半導體產業的政策很難成功。但韓國，日本和荷蘭的相關廠家在與大陸的半導體生產和設備交易中存在巨大的利益交換。要這些國家放棄本國利益，將美國的單邊出口管制轉變為多邊出口管制將是一項重大挑戰。

6. 最後，或許也是最重要的一點，商務部工業與安全局 (BIS) 缺乏足夠的資源管理出口許可程序和執行這些出口管制。國會增加的對 BIS 的預算，絕大多數用於諸如監管對華為等公司的技術出口，和小型槍支的出口等新任務。BIS沒有相應的資源去管理執行大幅增加的對俄羅斯和中國大陸的封鎖禁令。

像我一樣生活？

拜登政府很清楚，為了保持和擴大美國在半導體領域的領導地位，政府需要並將繼續採取行動，以使大陸永遠不會在半導體技術領域趕上。而禁止大陸購買先進人工智慧晶元表明，拜登政府相信關於人工智慧的變革潛力及其對國家安全的影響。這一切，都是要確保美國人的生活方式、生活質量和世界領導力。需要指出的是，在武器化半導體供應鏈的同時，美國針對的是有限的中國大陸目標，而不是像對俄羅斯那樣實行全面封鎖 (繼續向華為提供晶元，雖然不算最先進的)。這樣做的目的，就是希望美國能長期保持晶元實力以讓其發揮槓桿作用 -- 讓大陸在低端發展，持續為美國和西方盟國打工，也可以掙點辛苦錢 (一年可是好幾千億美元哦)。就好像美國在對中國大陸說：咱這是雙贏，你跟在我後面不斷進步。什麼，要達到我的生活水平？ Give me a break! 拜託，別鬧。

參考資料

Allen, G. C. (2022). Choking off China』s Access to the Future of AI. CSIS. 鏈接 https://www.csis.org/analysis/choking-chinas-access-future-ai

Goldberg, J. (2023). When it comes to semiconductors, leading is not everything. TECHSPOT. 鏈接 https://www.techspot.com/news/97340-when-comes-semiconductors-leading-not-everything.html

Sanger, D. E. (2022). 中國成功製造7納米晶元，這意味著什. 紐約時報中文網. 鏈接 https://cn.nytimes.com/usa/20220729/us-china-semiconductors/

Swanson, A. 黃安偉.(2022). 拜登政府遏制中國技術的新全球策略是如何形成的？紐約時報中文網. 鏈接 https://cn.nytimes.com/usa/20221014/biden-china-technology-semiconductors/