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✪ 保羅·特里奧洛(Paul Triolo)
美國戰略與國際研究中心
✪ 韓書敏(譯)
北京外國語大學國際關係學院
【導讀】近日，臺積電董事長魏哲家在白宮宣佈，將在美國追加投資1000億美元。面對美國是否脅迫其建廠的爭議，他表態稱，“客戶的需求永遠是我們最大的考量”，引發國內輿論的軒然大波。特朗普寄希望於這筆美國曆史上最大的外國直接投資洗刷拜登《晶片法案》《通脹法案》推進不力的“前恥”，重振美國製造業迴流的信心。
暫且不論特朗普“關稅代替補貼”的手段是否奏效，近日《美國事務》發文警告美國政府，如今中國在半導體技術上僅僅落後臺積電三年。文章認為，自美國實施制裁以來，中國數十家晶片相關企業，包括晶圓廠、裝置製造商和供應鏈上下游等，因深度參與中美競爭而培養出了本土的產能替代能力。文章重點關注了中央科技委員會的作用，並認為這是中國戰略思維層面的重大轉變。透過機構改組，中央金融委員會和中央科技委員會相互配合，對半導體產業進行更有針對性的集中資助。文章認為，中國半導體的發展目標不僅僅是趕上西方同行，而是希望在產業鏈中取得一定程度的主導地位，並避開未來的技術瓶頸。除華為、中芯國際等以往在制裁名單上的公司之外，美方已關注到壁仞科技、摩爾線程和燧原科技等GPU製造公司、長江儲存和長鑫儲存等儲存晶片製造商，先進製程已不是美方關注的唯一焦點。文章擔心，即便美國技術管控範圍擴大，中國已走上“改寫規則”的發展路徑。美國現有的針對中國產業的監管規定和管制措施，可能在技術變革面前喪失效力。在這個意義上，臺積電接下美國的“橄欖枝”，可謂是一種風險可期的妥協。
本文為文化縱橫新媒體原創編譯系列“技術革命的衝擊與重構”之十五，原載美國事務 (American Affairs)，原題為《美國出口管制下中國半導體產業的演變》,僅代表作者觀點，供讀者參考。
文化縱橫新媒體·國際觀察
2025年第14期 總第234期
美國出口管制下
中國半導體產業的演變
從拜登時期到第二個特朗普時期，美國對中國半導體的出口管制和中國半導體產業的發展，都發生了很大的變化。透過拆解中芯國際的先進製程技術，可以發現，中國在半導體技術上僅落後於全球代工領軍企業臺積電三年。
然而，要詳細瞭解中國半導體行業的情況正變得越來越困難。中國半導體制造業的發展與中國高效能計算機 (HPC) 行業的發展軌跡非常類似。由於擔心高效能計算機可能被用於軍事用途，美國於2015年對高效能計算機實施了出口管制。就其結果而言，這一舉措實際上迫使了中國超級計算行業停止公開披露新系統和技術進步。
中國半導體行業形勢的複雜化與美國對該行業的管控密切相關。中國Deepseek等公司並未隱瞞模型開發的資訊，因為它面向的是消費者和企業。然而，美國對中國半導體企業的持續施壓將迫使中國轉變做法，將科技成果從臺前退居幕後，繼而讓美國更難以評估中國AI行業的實際發展，限制了美國對重要國家安全情報的獲取。
瞭解中國企業目前的發展狀況（從華為到裝置製造商，再到在先進半導體制造工藝氣體和材料開發方面進行創新的小型企業）也變得越來越困難。而美國最新一輪的出口管制又為這個問題增加了另一個維度：數十家中國企業，包括晶圓廠、裝置製造商和供應鏈上下游的小型企業在內，現在都捲入了中美在技術、尤其是半導體領域的更廣泛競爭。
這種管制的擴大強化了國家安全顧問傑克·沙利文(Jake Sullivan)所說的“小院高牆”戰略，該戰略的重點是遏制中國發展先進人工智慧的能力。作為回應，中國出臺了包括《不可靠實體清單規定》、《反外國制裁法》等政策。此外，中國還加強了對關鍵礦產的出口限制，其中包括一些對半導體制造至關重要的礦產，即鎵、鍺、石墨、銻和鎢。
與此同時，中國也意識到先進製程並不是唯一的決定性因素。隨著華為從一家硬體公司轉型為一家軟硬體混合巨頭，它正在努力為其昇騰系列的先進通用處理器(GPU)培育一個強大的軟體開發環境。與此同時，該公司的鴻蒙作業系統在過去一年中獲得了廣泛的關注，該公司目前正在提升其軟體工程實力，以期在通用處理器和AI資料中心領域與英偉達等公司展開正面競爭。
到目前為止，中國已經採取了一系列政府援助措施，包括對該半導體行業和供應鏈關鍵環節的援助，以及新的融資和政策激勵措施，以確保中國在未來十年內在先進半導體取得突破。因此，無論對該行業從業者而言，還是對政策規劃者而言，長期和短期的動態變化都值得注意。由於半導體行業的發展充滿變數，為進一步推動“卡脖子技術”的進步，應對美國的出口管制和投資限制，中國正在依靠公私合作（PPP）、政策支援和金融扶持，給予華為等關鍵企業的更大回旋餘地。對於中國而言，儘管在技術、支援和備件方面受到嚴重限制，處於該行業前沿的公司必須繼續創新，使未來的供應鏈基本不受美國和其他外國技術的影響。
（本文發表截圖）
▍中國的戰略調整
美國不斷加碼的出口管制，中國一直持批評態度，並大力支援國內半導體產業的進一步發展。
作為對美國技術管控的回應，中國將重點放在開發新的政府部門結構，以便為國內半導體行業提供更好的支援。各級政府正繼續設計、建立和微調政策工具。在更廣泛的政府政策方面，官方還改組了機構，旨在提高政府和私營部門的創新能力。
2023年3月，中央金融委員會（CFC）和中央科技委員會（CSTC）成立，以協助實現技術發展的長期目標。相較於中央金融委員會在推動金融監管改革方面的積極作為，中央科技委員會一直在媒體上保持低調。
根據2023年的《中央引導地方科技發展資金管理辦法》，國家科技委透過釋出新的指導意見，確定中央在地方發展戰略技術部門的資金優先事項。在新政策中引導資金支援5大重點類別，其中的前兩項是：
（一）重大科技任務。中央科技委員會決策部署以地方為主實施，需要中央財政予以支援的重大科技任務。
（二）區域科技創新體系建設。主要指區域科技創新體系建設總體方案部署的國際科技創新中心、區域科技創新中心建設，跨區域科技創新合作，以及省域科技創新體系建設等。
這些優先事項表明，透過中央金融委員會和中央科技委員會的配合，中國正在建立一種更有針對性和更集中的資助方式，用於基礎研究之外的重要領域。在我們看來，此舉是對某些行業的浪費性支出和產能過剩做出的調整，同時加強對核心硬技術領域（如半導體）的忽視，這是戰略思維層面的重大轉變。
▍美國的現狀
從美國的角度來看，對半導體制造技術和GPU的嚴格管控正在發揮其作用。“小院高牆”的覆蓋範圍正在穩步擴大，而每年更新出口管制也已成為常態。
在拜登政府任期的最後幾天，以2022年10月和2023年10月釋出的主要規則為基礎，美國商務部發布了一套複雜的新技術管控規則。這些規則涵蓋了對AI硬體至關重要的新技術，例如高記憶體寬頻技術。這些規則還可能包括對外國直接產品規則(FDPR)的大幅改寫，使美國在限制美國海外工廠和其他外國生產商製造產品、銷售擁有更大的靈活性。此外，新規則將擴大對出口中國的產品型別限制。
該計劃極大地擴充套件了受最終用途管制和與軍事最終用途(MEU)相關的設施新指定的中國公司和設施名單。此舉旨在允許商務部對不同型別的設施實施單獨管制，並擴大對投資個人的管制。然而，這一計劃也可能給美國供應商，尤其是裝置製造商，帶來很多不確定性。儘管2022年10月公佈的最終用途管制已經造成了相當大的不確定性，新規則可能會進一步加劇這種混亂。
本次管控預計有約130個新組織被列入新名單，包括地區子公司及其設施。其中包括：(1) 大約8到10個新的前端製造設施，包括一些據稱與華為有關的“專屬晶圓廠”，華為已被列入美國工業和安全域性實體名單，並受到原有的外國直接產品規則（FDPR）管制；(2) 與中芯國際和其他一些公司有關聯的新晶圓廠，包括已經列入實體名單的晶圓廠；(3) 中國最重要的半導體制造商，包括蝕刻領導者中微（AMEC）和北方華創（Naura）以及光刻領導者上海微電子（SMEE）等公司；以及(4) 這些公司的一部分子公司。
最初，美國商務部工業與安全域性（BIS）計劃將所有與華為有關聯的公司都列入實體名單，其中包括中國領軍的動態隨機存取儲存器(DRAM)製造商長鑫儲存。然而，長鑫儲存最終被排除在外，可能是因為該公司已採取措施遵守美國商務部工業與安全域性的最終用途管制，且該公司還是日本裝置製造商的重要客戶。
新規則也是為了推動荷蘭、日本和美國於2023年1月達成的“三邊協議”的進展。這項非正式和非公開的協議是為了在三國之間就美國於2022年10月放棄的單邊管制在一定程度上達成一致。在2023年，美國敦促兩國政府針對一系列半導體制造工具出口到中國製定新的出口管制條款，而日本和荷蘭也的確這樣做了。然而，荷蘭和日本拒絕了管制的一些關鍵要素，特別是最終用途管制和國內人員管制，因為這兩個國家都無法輕易將這些型別的條款納入其現有的出口管制制度。此外，日本、荷蘭和韓國政府也不同意美國商務部在2022年一攬子計劃中包含的對記憶體進行管制的必要性。
因此，新規則將試圖彌合三國政府之間現有的分歧，並將裝置和零件的重要供應商韓國也拉了進來，也為日本和荷蘭提供了一些政治掩護。日本和荷蘭擔心過度跟隨美國將影響國內重要的技術領軍者和龍頭企業，例如荷蘭的全球光刻機領導者阿斯麥光刻（ASML）以及日本的東京電子（TEL）、尼康和佳能。日本尤其擔心中國可能會限制鎵和石墨的出口，因為日本的電池製造商和半導體材料製造商仍嚴重依賴中國。因此，新規則包含了對某些國家（例如荷蘭、日本和韓國）的豁免。
然而，這些國家可能也默認了，隨著時間的推移，他們會與該規則的精神保持一致，並鼓勵本國企業逐步限制對“實體清單”企業及設施的銷售。這種態度可能源於美國商務部的警告，即如果不遵守相關規定可能會面臨國內政治壓力，進而對向中國企業供應產品的外國供應商實施管制。
美國還需要回應國內科技巨頭對不斷加強管制的強烈反對。例如，截至去年夏末，美國裝置製造商越來越多地表達了擔憂，這既給美國本土行業造成了損害，反而推動了中國半導體行業的創新。例如，美國半導體行業的一些人認為，日本和荷蘭在保護其領先科技企業的利益方面更成熟。他們指出，管制的成本不斷增加，附帶損害也在不斷增加，並質疑美國的全面管制是否符合明確的國家安全目標。2024年8月，幾位美國議員在致美國商務部的一封信中批評了出口管制。他們聲稱，出口管制使一些美國裝置製造商陷入了“死亡螺旋”。雖然美國裝置製造商仍舊能獲得許可，為中國的一些工廠供貨，甚至包括據稱由華為支援的工廠，但由於管控範圍的擴大，發放許可的數量已逐漸減少。
▍華為的重要性
新規定謹慎地針對涉嫌與華為有關聯的公司，反映出美國商務部越來越意識到這家科技集團在中國半導體行業中的作用。
早在2020至2021年，華為似乎已經制定了一項計劃，以推動整個行業供應鏈擺脫對美國的依賴。2020年8月，美國商務部全面對華為實施了《公平披露政策和規則》，迫使全球代工企業領頭羊臺積電等主要合作伙伴切斷與華為的聯絡。以此為契機，華為成立了一家名為華為精密製造的公司，其全部業務範圍尚不清楚，但似乎專注於半導體制造技術。
總體而言，華為已經採用了一種全面且不斷發展的方法來滿足其半導體需求，並正在取得成效。2020年8月之後，華為開始投資多家半導體前端製造公司及其供應鏈中的其他公司。據業內人士透露，該公司還啟動了一項新舉措，以招募半導體裝置團隊，同時開始尋找和收購封裝和測試設施。此外，華為還利用內部專業知識來製造更完整的系統整合所需的整合部件和更大的模組。作為結果，華為很可能能夠封裝其新款P70手機中使用的長江儲存製造的記憶體。
華為似乎正在半導體產業鏈的多個環節開展幾項並行的努力，並與所有主要參與者合作推進“塔山計劃”。這一努力的關鍵是華為的晶片設計部門海思半導體。海思仍在使用美國的電子設計自動化（EDA）工具，但其設計能力正逐漸擺脫對美國技術的依賴，甚至可能擺脫對領先的智慧財產權持有者ARM（英國半導體技術知識產權公司）的晶片設計。儘管華為持有ARM v9的許可，但海思很可能會越來越多地設計基於RISC-V的半導體，這種架構不受ARM智慧財產權的限制。
▍GPU：中美科技競爭的新焦點
對於華為和中國的產業規劃者來說，中國必須能夠自主製造用於訓練人工智慧模型和加速高效能計算（HPC）的圖形處理單元（GPU）。而減緩中國企業設計和訓練所謂的前沿人工智慧模型的能力，是美國實施出口管制的核心理由之一。因此，在過去一年中，增強國內設計先進GPU的能力變得更加迫切。
然而，中國GPU的發展現狀非常複雜。中國企業不僅能夠持續獲取大量效能強大的英偉達GPU，還可以依賴國內的供應來源，例如華為以及資金充裕的初創公司——比如壁仞科技、摩爾線程和燧原科技。這些資源還透過新的GPU獲取方式得到補充，包括將GPU轉移到中國終端使用者，使用超大規模基礎設施服務提供商和小型雲服務，從而獲得GPU的訪問許可權。
目前，四家公司正在爭奪成為中國領先的GPU製造商：華為、壁仞科技（Biren）、摩爾線程（MooreThread）和燧原科技（Enflame）。還有其他一些競爭者，如百度和阿里巴巴，但它們不太可能擁有足夠數量的經驗豐富的高管和工程師來開發一個現實且可擴充套件的英偉達生態系統的替代方案。對於軟體開發生態系統來說，人力資本至關重要，是推動GPU利用進步的關鍵。
培養整體的開發生態系統、為開發者提供工具以及持續發展的能力，將決定中國GPU競爭者的成敗。在這方面，華為擁有諸多優勢，並試圖圍繞其昇騰系列資料中心處理器構建一個軟體生態系統，包括Maleon GPU。在其他領域，華為已經成功做到過這一點：在2019年美國切斷其對關鍵安卓服務的訪問後，華為從零開始構建了自己的鴻蒙作業系統。然而，現有的GPU軟體支援的生態系統已經以英偉達為中心形成了根深蒂固的態勢，美國超威半導體（AMD）也在一定程度上如此。此外，華為生產先進GPU（如昇騰910C資料中心晶片的一部分）的過程正面臨生產數量和硬體效能的雙重挑戰，因為美國的出口管制限制了中芯國際生產先進半導體的能力。華為還面臨招聘足夠軟體工程師的挑戰，以快速提升軟體的學習曲線。在人工智慧和機器學習（ML）環境中，英偉達的CUDA長期以來一直佔據主導地位，而華為旨在挑戰這一點。
初創的中國GPU設計公司，如壁仞科技，也面臨著與華為相似的挑戰。壁仞科技和其他GPU初創公司都擁有來自英偉達、美國超威和其他領先西方半導體公司的經驗豐富的行業人才，但它們缺乏華為那樣的財務深度。因此，壁仞科技和燧原科技都在尋求在香港進行首次公開募股（IPO），以籌集資金用於進一步的招聘和擴充套件。現在，中國的GPU設計公司大多被切斷了使用臺積電（TSMC）來生產其產品的途徑；一些公司，如Meta X和燧原科技，選擇降低效能，以便繼續使用臺積電的產品。然而，國內代工巨頭中芯國際（SMIC）必須在先進節點生產的有限資源之間分配。在優先順序方面，中芯國際往往先考慮華為，其次是GPU初創公司以及許多已經或可能被切斷使用外國代工廠生產其先進設計的其他中國設計公司。
不過，中國尚未認證國內GPU，因為其中一些GPU技術需要外國的授權。與此同時，行業主導公司被建議優先購買國內供應商的GPU，從而激勵整個GPU供應鏈的擴充套件和創新。
過去六個月中，我們見證了以中國國內多家廠商生產的GPU為基礎的新AI雲平臺逐漸興起。在去年11月，壁仞科技宣佈與騰訊支援的公司無問芯穹（Infinigence AI）合作，提升其GPU的訓練效能。無問芯穹提供了一款基於雲計算的服務，所有服務透過其Infini AI平臺執行，使用來自西方供應商如英偉達和AMD的硬體，包括受到美國出口管制限制的GPU，如RTX 4090、A100、修改版A800。許多領先的中國AI初創公司，如MiniMax和智譜AI，也已經開始利用無問芯穹的服務。
然而，這種GPU轉移的規模仍無法確定。截至2024年底，多家媒體的調查顯示，從中國以外地區轉移到中國終端使用者的英偉達GPU數量似乎較少，且不太可能滿足可靠獲取數萬個GPU進行AI模型訓練的根本需求。
事實上，GPU問題揭示了新興政策優先事項與半導體制造業、資料中心建設和軟體開發生態系統之間的關係網。中國的GPU問題，舉例來說，不應僅僅被視為個別公司的問題，它也是中國擴大國家計算能力的一種努力。中國已經制定了透過國家統一計算力網路（NUCPN）大幅擴充套件國家計算基礎設施的計劃，包括為AI應用最佳化的基礎設施。這一由國家發改委（NDRC）監管的政府支援的超級專案早在2022年就啟動了。
中國希望國家統一計算力網路能夠整合全國範圍內的計算資源，並運用類似於電網的運作方式，將計算能力分配到最需要的地方。透過這種方式，該專案將利用中國的優勢，透過規模化和中央規劃彌補技術上的弱點。這一宏大的國家技術計劃，會影響到省級和地方政策層面的投資優先事項，並最終影響中國公司在投資決策上的選擇。
雖然國家統一計算力網路專案仍處於初期階段，但其目標卻是雄心勃勃的。到2025年，發改委希望指定的“國家樞紐節點區域”的計算能力將佔到全國新增計算能力的60%。該計劃設想的總計算能力超過每秒300百億億次(300 exaflops)，其中35%的能力基於GPU；國家資料儲存容量超過1800 艾位元組（1800 exabytes），其中30%的容量將在2025年之前構成先進儲存。截至2023年底，根據一些研究，中國的總計算能力為每秒230百億億次。因此，如果2025年工業和資訊化部（MIIT）旨在達到每秒300百億億次的國家計算能力，那麼這將是自2022年中期估計的容量的兩倍。
2024年底的報告顯示，一些主要資料中心廠商已經建立了設施，可能成為國家統一計算力網路的一部分，這些設施只執行國內硬體。9月，中國電信旗下的一單位聲稱，已使用國內生產的半導體訓練了兩個大型語言模型（LLM），其中一個模型有一萬億個引數。中國電信AI研究院在微信上的一份宣告中表示，這一努力“表明中國在國內大型語言模型訓練方面真正實現了完全自給自足。”不過，目前尚不清楚訓練使用的是哪種處理器和GPU，但很可能是華為昇騰GPU和鯤鵬處理器，或其他國產GPU的組合。
中國電信此前已承認使用華為硬體。與阿里巴巴、百度和字節跳動等大型技術平臺的類似叢集相比，中國電信用於訓練模型的叢集規模難以確認。模型訓練所需時間也不明確，因為使用尖端硬體的具有一萬億個引數的模型可能需要兩到三個月，具體取決於訓練設定和模型架構。
▍系統整合：裝置製造商與晶片製造廠
華為及其他中國GPU開發商能否克服某些硬體限制，生產出可用於訓練先進AI模型的處理器，最終取決於其能否獲取先進工具。先進的光刻技術是中國裝置製造行業的短板，而這種情況在未來仍將持續一段時間。比如，中國光刻行業的領軍企業上海微電子（SMEE）在開發更先進的浸潤式光刻系統方面進展緩慢。這與全球領導者阿斯麥光刻以及行業主要參與者——日本的佳能和尼康公司相比，存在較大差距。
光刻技術體現了先進半導體制造背後深刻的複雜性。光刻裝置製造商必須掌握一套先進技術：光源，通常是雷射；光學系統，用於聚焦雷射；對準系統，以確保光刻曝光的準確性；光刻膠，即被曝光的材料；以及光掩模，它包含了要在半導體晶圓上建立的電路元件圖案。通常，光刻裝置製造商充當系統整合商的角色；公司必須整合光學系統、光源和對準系統，這些系統通常都是外包的，同時還需與第三方合作以獲取光刻膠。製造光掩模需要光刻系統製造商與前端製造商之間的協作，前者為裝置設定規格，後者則與光刻製造商合作，最佳化工藝，併為生產最終光掩模的公司做好設計準備。
遺憾的是，很難評估在這些關鍵的先進光刻領域取得的進展程度，以及華為和海思在其中發揮的引領作用。但可以確信的是，目前已經取得了一些進展。據報道，作為其“塔山計劃”的一部分，華為已透過與上海積體電路研發中心（ICRD）以及國內裝置製造商（包括上海微電子）的合作，建立了自己的實驗性晶片製造廠。該工廠可能已經運營了至少兩年。
如我之前所述，中國前端製造商在解決先進光刻問題上採取了多條路徑。只要服務和備件允許，製造商將繼續使用阿斯麥的深紫外光刻（DUV）裝置。然而，2023年10月和2024年底美國出臺的新出口管制措施限制了工具銷售，這進一步使問題複雜化。目前尚不清楚荷蘭政府將如何與阿斯麥合作，對阿斯麥在中國現有的深紫外光刻裝置實施新的管制，特別是在中芯國際及其相關設施中，包括涉及華為相關人員和研發工作的設施。這引發了許多問題，例如套準閾值，以及阿斯麥如何處理其在中國現在受限設施（包括中芯國際的設施）的現有工具的軟體更新。
與此同時，越來越明顯的是，中芯國際無法僅憑現有的深紫外光刻裝置實現所謂的3奈米工藝。大多數行業觀察人士認為，5奈米是這一路徑的極限。中芯國際所謂的N+3工藝或許能讓公司接近臺積電6奈米或三星5奈米工藝的密度水平。在最理想的情況下，另一輪工藝技術迭代可能意味著實現一個僅略遜於臺積電5奈米工藝的節點。
在過去一年中，有關華為與中芯國際和思瑞浦合作，採用包括四重圖案化(SAQP)在內的技術以將深紫外光刻用於3奈米級節點的報道甚多。華為和中芯國際已為四重圖案化及其他SAxP方法申請了專利，思瑞浦也是如此。但行業專家對能否使用基於深紫外光刻的四重圖案化實現3奈米級節點表示懷疑。一位與行業聯絡密切的觀察人士在11月表示：“在與一家為中國半導體行業供應材料的公司討論時，他解釋說，完全採用四重圖案化是非常困難的，中芯國際尚未完全掌握這一工藝。”從能夠生產7奈米級節點，發展到能夠生產5奈米級節點是非常困難的。行業專家認為，透過這一途徑實現3奈米級節點生產的可能性不大，並且在實現這一目標之前，轉向極紫外（EUV）技術或許會取得成功。
顯然，華為與中芯國際和思瑞浦等合作伙伴正在開展研發工作，探索透過延長深紫外光刻的使用來代替極紫外光刻（EUV）系統的方法。目前，很難確定這些技術的成功率以及在商業上的量產率。這種做法確實為華為和中芯國際提供了一條前進的道路，他們正投入大量資源，利用現有的專利和其他行業專業知識來實現這一目標。
如今，實現先進光刻技術——類似於荷蘭阿斯麥公司獨有的極紫外光刻（EUV）技術——的希望似乎已經牢牢掌握在華為手中。華為創始人任正非承認公司面臨艱難的挑戰：“美國的技術和工具非常好……但華為無法使用它們；我們別無選擇，只能自己開發工具。開放創新並利用他人的先進技術成果才是企業真正的前進方向。”華為正在與其他企業一道合作，努力推進這項長期戰略。例如，2023年9月，國內光刻裝置領軍企業上海微電子（SMEE）釋出了一項與EUV相關的專利，顯示該公司正在加快極紫外光刻相關研發工作。在其中，華為可能正在主導並協調這項工作，並可能試圖從阿斯麥的一些供應商那裡招募精通EUV關鍵子領域的工程師。
其他企業則專注於先進光刻工藝的其他關鍵部分。2024年9月，中國工業和資訊化部（MIIT）釋出了一份重要檔案，強調了其他關鍵工藝領域的技術，如溼法清洗、光刻膠塗覆機、離子注入和等離子體刻蝕等。
除了先進光刻技術之外，中國的國產裝置製造商都在努力改進其裝置產品，並試圖在追求自給自足與保持與全球半導體行業的聯絡之間取得平衡。隨著先進光刻技術作用的變化，刻蝕、薄膜和其他裝置的重要性也在增加。
▍評估中國國內半導體產業
與2024年類似，2025年中國國內半導體產業的發展情況也一如既往地複雜。在產業層面，情況遠比任何單一公司的表現所顯示的要複雜得多。在科技領域，怎樣在半導體節點上實現更小尺寸已不再是唯一的焦點：晶片設計、裝置整合以及先進儲存資源也逐漸進入人們的視野。除了半導體制造領域之外，其他領域的問題也不容小覷，包括對支援性開發生態系統的需求，以及利用矽光子學、軟體定義硬體和先進封裝方法等新技術的方法。但最重要的變化或許是發生在國家政策層面：中國已經採用了新的工業供應鏈組織和“國家計算”戰略。
對觀察者來說，圍繞新技術的炒作使得現實更加撲朔迷離。在去年10月，有報道稱，中國在矽光子學研發方面已實現關鍵突破。有些人認為，在2030年之前，這項技術不會改變遊戲規則。然而，這項技術已經被用於提高資料中心的資料傳輸速率，而華為正在探索這項技術更廣泛的用途。
透過觀察智慧手機硬體和先進的GPU，我們可以一窺發展的方向。比如，我們可以比較麒麟SoC兩代不同智慧手機的設計：Mate 60和P70。
2023年8月釋出的Mate 60智慧手機的設計包括幾個系統工程層面的改進，例如電源供應就在工藝上縮小了與其他國際市場領導者的差距。而與Mate 60相比，Pura 70（P70）在很大程度上減少了對美國技術的利用。在P70的一些版本中，中國製造的部件所佔的百分比估計為90%。儘管有關拆解和如何估計對外國元件來源的總體依賴存在一些爭議，但這一趨勢表明，華為的工程師打算設計出100%的非中國元件。
獨立設計出外國元件和技術將是一個複雜且不斷發展的過程。P70的核心“系統級晶片”（SoC）已經略有改進。但在過去兩年以及未來，對中國國內公司來說，儲存半導體可能是最重要的進步領域。行業報告顯示，長江儲存為P70提供了NAND快閃記憶體，可能由華為進行封裝。相比之下，早期Mate 60中的NAND記憶體很可能由韓國公司SK Hynix製造，並來自2020-21年的庫存。
然而，獲取像長江儲存這樣在實體名單上的公司進展的準確資訊仍然具有挑戰性，因為這些公司不願意公開新的突破。一些行業觀察家認為，長鑫儲存生產的LPDDR5 DRAM將足夠用於Mate系列智慧手機一段時間。在長江儲存於2022年12月被列入實體名單之後，該公司啟動了一系列代號專案（如“武當山”）旨在迭代技術進步，從生產線中移除美國裝置製造商，並最終完全轉向國內裝置。長江儲存與國內公司北方華創（Naura）特別緊密合作，以取代泛林集團（Lam Research）和應用材料（Applied Materials）等美國裝置製造商。儘管行業現在處於一個高度動態的情況，但可以為接下來的六到十二個月識別出一些趨勢。
首先，中芯國際可能正在與華為和海思合作，以提高5-6奈米節點的產量，並將生產能力提高到足以為華為和其他中國頂級AI公司提供足夠的AI和伺服器CPU半導體的水平。圍繞中芯國際先進半導體產量的討論，美國商務部一直在努力向美國、荷蘭和日本的裝置製造商施壓，限制他們對中芯國際最先進生產設施的工具支援。去年夏天，一些報告稱，這種限制可能減緩了華為910B晶片的生產。不過，另一些報道表明，去年夏天昇騰910B的產量只有20%，但截至10月，這一表現可能已經提高到大約40%，使昇騰系列晶片的總產能翻倍，每年大約達到一百萬。
第二，華為可能有自己替代策略，持續改進與智慧手機、伺服器和GPU應用特定積體電路相關的SoC和整合系統。華為的新手機新麒麟-9100 SoC雖然在CPU上沒有顯著改進，但Maleon GPU和功耗有了重大改進。這種改進的關鍵是，華為能夠獲取一些早期的高頻寬儲存器（HBM）。截至2024年10月，這些產品並未受到出口控制。自2020-21年以來，華為一直維持的DRAM庫存已被用於先進的智慧手機設計，同時等待國內替代品，雖然高頻寬儲存器庫存可能足以支援華為等國內GPU製造商一段時間。然而，目前尚不清楚國內更先進的高頻寬儲存器將來源將來自何處。儘管如此，中芯國際和華為透過與各種國內外裝置製造商合作進行的設計和生產所獲得的工程經驗，是無法透過其他方式獲得的。
對於將現有浸沒式深紫外光刻（DUV）工具的能力擴充套件到5奈米節點以下的技術以及華為和其他公司開發先進極紫外光刻（EUV）級別光刻，現仍無法確定將在何時取得突破，並應用於相關供應鏈。這個具體時間最終將取決於兩種最可能的技術方法中哪一種成功。
第一個技術的突破口可能是將雷射產生的等離子體（LPP）作為光源。行業觀察家認為，這種技術的一個原型已經被製造出來，並正在一個未知地點進行測試。利用這種光源，華為可能在嘗試分步推進工程，確保高容量製造（HVM）的可行性。第一階段將基於在5奈米節點的先前經驗，旨在生產不依賴多重圖案化的5奈米半導體。如果系統的所有元素在2026年匯聚在一起，那麼到2027年，我們可能會看到像華為Mate系列智慧手機這樣的商業裝置的高容量製造。
第二種更實驗性的EUV方法是穩態微聚束（SSMB）。目前，政府似乎剛剛為這種完全不同的光源方法提供了更多資源。這表明，任何基於穩態微聚束的系統直到本世紀後期才會變得可行。雖然LPP方法基本上重複了阿斯麥所走的路徑，但像穩態微聚束這樣的新且未經證實的方法也將需要在相關技術方面取得額外的突破，包括掩模、曝光成像、反射器、光刻膠等。
無論採用哪種方法，華為獲得EUV的努力都將從與其行業合作伙伴的密切合作中受益。中芯國際和華為，以及來自北方華創、AMEC等主要裝置製造商的團隊，可能會讓他們的頂尖工程師在上海新的華為園區一起工作，利用可能同時使用LPP和實驗性光刻技術的工藝。從試驗線到高容量製造，使用極紫外光刻系統結合其他工具和關鍵材料，至少需要一年時間。與使用浸沒式深紫外光刻的多重圖案化等技術相比，啟動和執行EUV系統的潛在收益在吞吐量和產量方面如此之高，以至於他們可能會不遺餘力、不惜成本地嘗試。
▍展望2025年
2025年，華為、長江儲存、長鑫儲存、中芯國際和業內其他企業將面臨巨大挑戰。然而，行業發展已經超越了使用長期技術引數簡單比較技術能力的階段。高頻寬儲存器和先進封裝等關鍵技術，加上系統工程、先進AI輔助半導體設計的發展，以及GPU等先進晶片互連的新方法，重新定義了行業基準。觀察者需要用不同的視角來衡量中國企業相對於全球領先優勢的水平。這個視角必須包括四個層次：半導體行業本身、系統工程、支援生態系統和國家政策。
中國試圖減少在先進節點工藝上的努力，稱這是一種風險，中國可能會陷入“路徑依賴”，併成為更大創新的障礙。有產業資深人士指出，“外部壓力即美國的出口管制將迫使中國積體電路產業領先於全球半導體產業七八年，實現創新發展”，這種前瞻性規劃是為了避免中國主要沿著行業的發展路徑追趕。
隨著出口管制措施的影響不斷擴大，並影響到中國國內半導體制造供應鏈的更多環節，中芯國際、長江儲存和長鑫儲存等中國公司在邏輯晶片(NAND)和記憶體晶片(DRAM)製造方面取得進展的需求面臨重大挑戰。在某個時候，囤積策略會失去作用，需要採取新方法，否則智慧手機、高階GPU和叢集等複雜成品系統的效能將大幅下降。對於2025年設計先進系統的中國公司來說，獲得高頻寬儲存器和其他先進記憶體將成為關鍵領域。
儘管有人擔心華為的主導地位，但華為仍將在中國半導體行業保持領先地位。如上所述，華為在半導體行業的領導地位是2024年中國科技領域最明顯、最值得注意的發展之一。10月，該公司開放了其蓮丘湖綜合大樓，其建築面積幾乎是Alphabet（谷歌母公司）位於加州山景城總部的10倍。此外，上海和長江三角洲已成為中國半導體行業的中心，該行業約60%的產能都位於此處，現在以華為新園區為中心。
然而，無論是在系統工程還是軟體層面，華為及其合作伙伴都面臨著巨大的挑戰。實現先進半導體制造的目標將取決於華為能否召集一個企業聯盟，真正推動與EUV光刻技術相當的技術的商業應用。同樣，很難預測支援先進AI模型訓練和其他新興應用的軟體開發商何時會凝聚成一個與目前由英偉達主導的西方同行相媲美的生態系統。
圍繞GPU等先進計算硬體開發強大的軟體支援生態系統（如鴻蒙OS）對華為來說是一項艱鉅的任務。截至2024年夏季，中國的主要開發商越來越多地將AI模型的開發轉移到英偉達AI系統之外。中國開發商習慣於使用英偉達CUDA等外國支援軟體和Pytorch和Tensorflow等西方AI開發框架。讓整個中國大型語言模型開發環境切換到華為的硬體和軟體系統，對公司和開發商來說都是一項挑戰。考慮到美國出口管制目的，中國公司和研究人員與全球AI發展的隔絕程度並不像人們想象的那麼高。他們仍然可以從西方公司獲得越來越強大的開源模型，並且仍然可以參加國際AI研究會議。此外，他們擁有計算基礎設施人員，他們完全有能力使用各種可用的硬體和軟體功能設計先進的訓練系統。
在國家政策層面，即整個半導體和支援行業重組的背景之下，2025年，圍繞華為和不同型別的政府支援，特別是加強研發和建立“國家計算”，重組該行業的程序將加快。隨著國家級資料中心的功能越來越強大，它們將被中小型公司甚至大型企業所使用。
中國已在國家層面指明瞭前進方向：在戰略技術領域趕上西方同行是不夠的；相反，必須取得一定程度的主導地位，以避開未來的技術瓶頸。鑑於美國及其盟友實施的嚴格控制以及未來技術路線圖的複雜性，中國半導體行業似乎不太可能“趕上”世界其他地區。但是，在2023年，美國政府中沒有人能預測到華為和中芯國際能夠像生產Mate60那樣生產出基於7奈米SoC的智慧手機。
未來，中國半導體行業可能會再次震驚世界。
編輯 | 韓書敏、陳蕊、渡波
本文為文化縱橫新媒體原創編譯系列“技術革命的衝擊與重構”之十五，原載美國事務 (American Affairs)，原題為《美國出口管制下中國半導體產業的演變》,歡迎個人分享，媒體轉載請聯絡本公眾號。。
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