美國禁令失算? 3大原因華為仍能開發出追趕NVIDIA的AI晶片

撰文:nippon.com
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中國的華為(HUAWEI)是全球屈指可數的通信設備製造商,去年9月發布了搭載7奈米5G晶片的新款旗艦手機「Mate 60 Pro」。

文:津上俊哉(現代中國研究者,諮詢公司津上工作室代表,憑《中國崛起,日本該怎麼辦?》獲三得利學藝獎)

此消息一出,讓美國的相關人士受到很大的衝擊。因為前年10月7日美國公布半導體限制措施,禁止晶片及技術轉移中國(以下稱「10月7日禁令」),照理說中國應該無法取得如此先進晶片。

豈止如此,華為正在開發的AI專用晶片和相關軟體也有長足進步,和以AI領先全球的美國輝達(NVIDIA)之間的技術差距已明顯縮短。

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美對中半導體禁令失算

美國極為嚴格管制中國取得及利用半導體,是因為擔憂這些先進半導體,甚至是運用半導體推動AI技術發展,會直接對國家安全保障構成威脅。

正因為如此,美國對中國的半導體技術以超乎想像的速度進化一事抱持危機感,這些中國製造的晶片何以能生產,包括它的產量及其所耗費的成本,目前正在積極進行分析。(參考CSIS的分析報告可窺知一二)。

專家認為,這款晶片是中國的半導體製造大廠中芯國際(SMIC)採用管制項目外的上一代曝光設備。透過製程改良,雖然生產良品率等的經濟效益差,但是仍成功製造出7納米級的晶片。

要製造半導體晶片,除了曝光以外,形成薄膜、蝕刻、離子注入等,在製程上需要用到很多的製造設備。然而,西方製造商持續向中國販售管制項目外的製造設備,被認為也能夠用來生產7納米級的晶片。

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另一方面,這款晶片設計可以確定是使用了美國企業販售的EDA設計工具。依據美國擴大半導體禁令,照理說中國企業取得的授權已經失效,至今卻仍然被使用。

根據美國華府智庫戰略暨國際研究中心(CSIS)的報告顯示,10月7日禁令發布初期,確實對中國的晶片廠商造成重大打擊,不過來自政府的巨額補助金,趕在禁令發布前緊急採購美國的產品及技術,採購日本和荷蘭等國的製造設備和零件,以及中國當地企業的技術水平提升等的重要因素,讓中國的半導體產業迅速恢復。

該報告甚至分析了10月7日禁令為何不如美方所盤算,無法防止中國技術提升的原因:

1. 目前為止的禁令設置豁免期,讓中國企業有機會大量緊急採購,以及耗費太多時間說服日本與荷蘭跟進美國,對中國實施半導體限制。

2. 無法徹底封鎖中國以冒名公司名義等手段進口管制項目的產品、技術,以及使用管制項目外的設備也能夠製造出管制項目產品之類,西方企業也有鑽漏洞向中國出口之嫌。

3. 缺乏足夠的情報能力(intelligence capacity)及時察覺出中國透過上記2的手段取得產品、技術等──列舉上述原因,要求強化對策。

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漏洞百出的美國政策

該報告除了透露出「無法阻止中國在技術上進歩」的緊迫感,同時也凸顯出美國政策本身的根本問題。

第一,中國得以在技術上取得長足進歩,最大的驅動力正是美國禁令,陷入自相矛盾。

對中國而言,目標不是盜用或模仿美國技術,而是在不依賴美國的前提下,確立獨立技術。中國到目前為止推動的〈中國製造2025〉(中國政府於2015年5月發布為期10年的製造業發展計畫)全力扶植半導體產業發展,但是自美國加強限制以後,促使該政策快馬加鞭前進。從專利和論文分析中國技術進展程度的專家也提出警告,在美國採取禁止出口措施以來,中國的技術進展正在加速中。

第二,該報告指出「太晚實施相關限制措施(尤其是日本、荷蘭、韓國等盟國的跟隨),以及設置豁免期等,內容過於寬鬆」,明確對此表達不滿。

即使是以「國家安全保障」為由,要讓西方的半導體相關業界採取措施,放棄一直以來作為重要收益源的中國市場,不是一晩就能夠成功導入。正因為我們不是專制主義國家,所以遊說和協調都是必要程序,為了讓企業放棄收益源,設置豁免期作為條件。更何況,要讓第三國跟隨美國腳步對中國實施限制是非常耗時的,這也是無可奈何的事。

要說「耗費太多時間」的話,讓人不禁想問「日本多次表達出對中國擴大軍事威脅的擔憂,但是直到2014、15年左右為止,美國卻完全不當一回事。所以,美國有資格那樣說嗎?」

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第三,這類的限制本來就無法期待有十全十美的效果。

美國要實施10月7日禁令之際,標榜了「小院高牆」(small yard, high fence)的概念。意思是把經濟利益也列入考量,限縮像是與國家安全保障直接相關的技術和產品範圍(即「小院」)。另一方面,盡可能地防止中國取得範圍內的技術和產品(即「高牆」)。

不過,使用管制項目外的設備製造出管制項目的產品,這項事實在標語的執行上說明了知易行難。因為中國的進歩超乎想像地快速,擴大範圍的話,會使得西方相關業界處於搖擺不定的處境。

以結果來說,本來就無法阻止中國技術的進步,以此為前提,我們只能夠讓我方的技術加速進展,努力拉開與中國的技術差距。

關鍵是維持「摩爾定律」

實際上,我們的政策不只無法成功讓中國減速,對於我們提高自身速度的這一點也產生問題。

象徵著半導體技術進展的「摩爾定律」(Moore’s law)相當有名,是由英特爾共同創辦人摩爾 (Gordon Moore)於1965年提出的經驗法則,其內容為「積體電路上可容納的電晶體密度,約每隔1年半~2年便會增至2倍」。

說到這個電晶體密度,目前在最先進的晶片上已經到了可容納幾百億個電晶體的階段,而近年來支撐電晶體密度不斷向上提升的重要驅動力,可以說正是來自在先進晶片供應上佔有壓倒性地位的台灣TSMC等龍頭大廠賺取的豐厚利潤。

自從高唱國家經濟安全保障以後,美日及歐洲各國陸續開始推出致力於在國內生產、供應半導體晶片的「產業政策」,恐怕會造成半導體工廠的四處設立、供過於求的現象。

此外,為了抗衡美國抵制中國製產品,中國也以安全保障為由,開始限制國內使用蘋果公司推出的iphone手機。如果未來華為公司的高階智慧手機暢銷,而iphone手機在中國的銷售停滯的話,也會連帶影響到TSMC公司的先進晶片出現滯銷。如此一來,半導體產業的利潤欠佳,依循摩爾定律提升電晶體密度以及技術進展速度也會變得遲鈍,與中國的技術差距就會被拉近吧。

另一個擔憂是,中國為了反擊西方盟國對先進晶片的封鎖,似乎打算利用前幾代的技術,即所謂的「傳統晶片」(legacy chips)投入生產來席捲全球市場。運用在家電和汽車上的傳統晶片數目相當可觀,即使是高階機種的手機零件,最先進晶片僅有1~2個,剩下的幾十個晶片都是傳統晶片。也就是說,半導體廠商的收益來源主要來自傳統晶片,在巨額補助金的支撐下便宜的中國製造晶片一旦席捲市場,不只是摩爾定律變得難以維持,除了少數例外,甚至可能會危及到西方半導體企業的自身生存。

針對美中之間的半導體大戰,恐怕會導致從根基阻礙半導體產業及技術發展的結果。依照過去的經驗法則「政府透過補助金或禁令直接介入經濟的產業政策,往往效果不彰」,希望10年後的我們不必重蹈覆轍。

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