楊超 李偉 賀俊
摘 要:針對不斷升級的中美半導(dǎo)體領(lǐng)域爭端,本文梳理了美國對華半導(dǎo)體管制的趨勢與要點(diǎn)。從特朗普政府到拜登政府,美對華半導(dǎo)體管制呈現(xiàn)出由“有限出口”向“全面出口管制”、由“5G”延伸至“AI”、由“大棒”擴(kuò)展為“胡蘿卜加大棒”、從“單邊約束”擴(kuò)展到“多邊合圍”的趨勢。從管制要點(diǎn)來看,拜登政府在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)都設(shè)計(jì)了阻礙中國技術(shù)進(jìn)步的方案,不但限制高算力芯片成品對華出口,而且限制產(chǎn)業(yè)鏈上游的芯片制造設(shè)備、零部件、芯片設(shè)計(jì)軟件出口以及產(chǎn)業(yè)鏈下游的算力租賃服務(wù)。針對美政府全方位圍堵,本文提出對外強(qiáng)化與非熱點(diǎn)半導(dǎo)體國家的聯(lián)系、重視非傳統(tǒng)技術(shù)路線半導(dǎo)體開發(fā)、借鑒比利時(shí)微電子研究中心運(yùn)作模式發(fā)展共性技術(shù)機(jī)構(gòu)等產(chǎn)業(yè)突圍思路。
關(guān)鍵詞:半導(dǎo)體;芯片;中美競爭;產(chǎn)業(yè)競爭
半導(dǎo)體一直是中美貿(mào)易爭端與科技爭端的焦點(diǎn),特別是在5G 領(lǐng)域?qū)θA圍堵失敗后,美政府“反思”并加大政策查缺補(bǔ)漏,企圖在人工智能領(lǐng)域扼殺中國。在此背景下,美國不斷擴(kuò)大自主裁量權(quán),從特朗普政府的《人工智能倡議》到拜登政府的《國家安全戰(zhàn)略(2022 年版)》,對半導(dǎo)體的限制從最初的關(guān)稅措施擴(kuò)大到現(xiàn)今的出口管制、投資審查、芯片聯(lián)盟等長臂管轄,限制外國企業(yè)對華出口,全方位阻撓中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)追趕。現(xiàn)有研究傾向于分析“實(shí)體清單”、《芯片與科學(xué)法案》等具體事件的沖擊,缺少對美國提出的一系列針對中國半導(dǎo)體的圍堵政策進(jìn)行系統(tǒng)性探討。本文在回溯美對華半導(dǎo)體管制演進(jìn)的基礎(chǔ)上,分析現(xiàn)階段拜登政府對華管制的要點(diǎn),以研判美國政府半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策的態(tài)度及下一步動(dòng)向,并從中尋找可能的突圍方向,為應(yīng)對不斷升級的半導(dǎo)體管制提供更多的突圍思路和建議。
一、美對華半導(dǎo)體管制的趨勢
(一)管制策略從“有限出口”轉(zhuǎn)向“全面出口管制”
在2018 年對中興實(shí)施出口禁令之前,美國對華芯片管制的基本態(tài)度是“有限出口”,同年10 月“新美國”智庫提出了旨在打壓中國科技進(jìn)步的“小院高墻”對抗策略(Laskai et al., 2018),美國改變了此前對華有限出口政策,開始基于“全面出口管制”態(tài)度限制中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展(黃日涵等,2022)。一系列限制措施密集出臺并頻繁更新:2018 年修訂的《出口管制改革法》①擴(kuò)大了政府的自由裁量權(quán),允許商務(wù)部工業(yè)與安全局按需更新“管制條例實(shí)體清單”對中國芯片企業(yè)實(shí)施出口管制(韓召穎等,2023);2022 年9 月,美國國家安全顧問杰克·沙利文(Jake Sullivan)提出,美國對華競爭策略應(yīng)從“保持相對優(yōu)勢”切換為“保持最大領(lǐng)先優(yōu)勢”①,該構(gòu)想在同年10 月白宮發(fā)布的《國家安全戰(zhàn)略》②中即得到官方響應(yīng),將中國描述為“美國最重大的地緣政治挑戰(zhàn)”;2023年10 月,美政府更新了一系列針對中國的人工智能芯片和半導(dǎo)體設(shè)備出口限制措施,商務(wù)部部長吉娜·雷蒙多(Gina Raimondo)表示,新措施旨在堵住相關(guān)規(guī)則的漏洞并且未來“至少每年更新一次”,以防止中國“人工智能和復(fù)雜計(jì)算機(jī)技術(shù)的突破”。
(二)管制重點(diǎn)由“5G”延伸至“AI”
隨著大模型、無人駕駛等人工智能(AI)應(yīng)用快速發(fā)展,AI 芯片已超越5G 芯片成為美國政府卡中國脖子的新武器。觀察美國商務(wù)部歷次更新的“實(shí)體清單”可發(fā)現(xiàn),2019 年之前美國對華芯片管制的重點(diǎn)是5G 芯片及通信領(lǐng)域,被列入清單的主要是華為及其子公司、亨通光電、中天海纜、華海通信這類通信企業(yè)。在特郎普政府簽署《美國人工智能倡議》后,美國從國家戰(zhàn)略層面調(diào)動(dòng)更多資源用于圍堵中國AI 產(chǎn)業(yè),對半導(dǎo)體企業(yè)的管制由5G 芯片逐漸擴(kuò)大到AI 芯片:2019 年10 月,國內(nèi)最大的AI 獨(dú)角獸企業(yè)商湯科技被列入清單;2021 年6 月,國內(nèi)圖形處理芯片(GPU)領(lǐng)先企業(yè)景嘉微被列入清單;2022 年12 月,曾為華為提供AI 處理器的寒武紀(jì)被列入清單;2023 年10月19 日更新的清單顯示,新列入的13 家中國企業(yè)全部是AI 企業(yè)壁仞科技、摩爾線程及其子公司或關(guān)聯(lián)企業(yè)(見表1)。目前清單上的535 家中國大陸企業(yè)中有86 家AI 企業(yè),已超過通信企業(yè)數(shù)量(見圖1)。鑒于AI 在新一輪產(chǎn)業(yè)革命發(fā)展以及國防軍事競爭中的重要戰(zhàn)略意義,可以預(yù)測,隨著大規(guī)模計(jì)算的發(fā)展,未來美國將會(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化對我國AI 領(lǐng)域的戰(zhàn)略打壓,除了GPU 芯片,可能還會(huì)在高帶寬存儲(chǔ)芯片等支撐AI 發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)ξ覈站o限制。當(dāng)前,高帶寬存儲(chǔ)芯片生產(chǎn)供應(yīng)主要集中在SK 海力士、三星兩家韓國企業(yè),鑒于G7 會(huì)議之后美韓戰(zhàn)略合作不斷提升,美國可能在“芯片四方聯(lián)盟”機(jī)制下進(jìn)一步聯(lián)合韓國對我國實(shí)施高帶寬存儲(chǔ)芯片出口管制。
(三)管制手段由“大棒”擴(kuò)展為“胡蘿卜加大棒”
以2019 年國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期完成募資2041 億人民幣為標(biāo)志,我國在半導(dǎo)體領(lǐng)域不斷加大的資助與扶持力度部分削弱了美國管制的效果。在管制“大棒”日漸式微的情況下,美國不得不提供“胡蘿卜”吸引半導(dǎo)體投資回流。2022 年拜登政府提出《芯片與科學(xué)法案》①,向半導(dǎo)體行業(yè)提供資金和稅收獎(jiǎng)勵(lì):在資金獎(jiǎng)勵(lì)方面,撥付527 億美元設(shè)立“芯片基金”“國防芯片基金”“國際技術(shù)安全與創(chuàng)新芯片基金”“芯片教育與人力資源基金”,用于資助半導(dǎo)體研發(fā)、與外國政府協(xié)調(diào)共同開發(fā)通信與半導(dǎo)體技術(shù)、促進(jìn)半導(dǎo)體人才培養(yǎng)。在稅收獎(jiǎng)勵(lì)方面,對半導(dǎo)體制造企業(yè)和半導(dǎo)體制造設(shè)備企業(yè)給予投資額25%的稅收抵免。拜登在法案簽署新聞發(fā)布會(huì)上闡明了美政府對該法案的期待:“我們曾讓芯片產(chǎn)能散落海外……如今會(huì)將它們帶回國內(nèi)?!?/p>
美國在掏出“胡蘿卜”吸引投資的同時(shí),仍不忘揮舞“大棒”脅迫相關(guān)企業(yè)與人員選邊站(見圖2)。例如,《芯片與科學(xué)法案》禁止中國公司參加美國制造計(jì)劃(第10263 條);限制向主辦或支持孔子學(xué)院的機(jī)構(gòu)提供資助(第10339A 條);參與“不懷好意的外國人才計(jì)劃”(Malign foreigntalent recruitment program)的個(gè)人不得受資助(第10631 條、10632 條)。此外,2023 年3 月美國商務(wù)部補(bǔ)充的《芯片與科學(xué)法案》“護(hù)欄條款”(guardrails for CHIPS)②規(guī)定,申請補(bǔ)貼的半導(dǎo)體企業(yè)需提交不同芯片種類的產(chǎn)能、預(yù)期收益率、生產(chǎn)第一年銷售價(jià)格、以后各年度產(chǎn)量和銷售價(jià)格增減等信息。9 月更新的“護(hù)欄條款”規(guī)定,禁止使用資助資金在美國境外建造、修改或改進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)施,嚴(yán)格限制受資助企業(yè)今后10 年內(nèi)在中國和俄羅斯等“受關(guān)注國家”投資擴(kuò)大半導(dǎo)體產(chǎn)能,限制受資助企業(yè)與“受關(guān)注的外國實(shí)體”開展聯(lián)合研究或技術(shù)授權(quán)許可。同期發(fā)布的“擬議規(guī)則制定通知”進(jìn)一步量化了上述限制,對中國先進(jìn)產(chǎn)能投資的支出上限設(shè)定為10 萬美元,禁止獲得美國資金的半導(dǎo)體企業(yè)在中國將先進(jìn)制程產(chǎn)能擴(kuò)大超5%、成熟制程產(chǎn)能擴(kuò)大超10%。
美國的胡蘿卜與大棒已產(chǎn)生了一些顯性后果。一方面,美國對本土以外的芯片類投資持續(xù)施以長臂管轄。2021 年,美國以“擔(dān)心中國將技術(shù)運(yùn)用于提高軍事能力”為由,先后否決韓國SK 無錫工廠極紫外光刻機(jī)升級計(jì)劃和英特爾成都工廠擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃;2022 年,美國商務(wù)部向全球第二大半導(dǎo)體設(shè)備廠商科林研發(fā)(Lam Research)和半導(dǎo)體材料與設(shè)備公司科磊(KLA)致函,禁止向中國大陸出口14nm 以下制程的芯片生產(chǎn)設(shè)備;2023 年,拜登先后會(huì)晤荷蘭和日本首相,敦促兩國支持美國的對華出口管制,特別是就阿斯麥(ASML)向中國出售光刻機(jī)持續(xù)向荷蘭政府施壓。另一方面,拜登政府已成功游說主要晶圓代工企業(yè)赴美投資先進(jìn)制程工廠。臺積電2021 年宣布在亞利桑那州投資120 億美元建立5nm 及以下制程晶圓廠,2023 年8 月首臺極紫外光刻機(jī)(EUV)已開始安裝;三星2021 年宣布投資170 億美元在德克薩斯州建立4nm 制程晶圓廠,并向德克薩斯大學(xué)、德克薩斯農(nóng)工大學(xué)提供資金支持半導(dǎo)體人才培養(yǎng);SK 集團(tuán)2022 年宣布對美投資150 億美元用于半導(dǎo)體領(lǐng)域,并與當(dāng)?shù)卮髮W(xué)合作開展半導(dǎo)體研究;同時(shí),拜登政府也正在積極攛掇美國半導(dǎo)體企業(yè)與中國解耦。戴爾已宣布計(jì)劃在2024 年前全面停用中國芯片并計(jì)劃在2025 年將50%的產(chǎn)能移出中國,惠普也在評估將生產(chǎn)和裝配線遷出中國的可行性。臺積電、三星在半導(dǎo)體代工領(lǐng)域的全球市占率超70%,再加上格羅方德、英特爾等美國企業(yè),美國政府可影響全球半導(dǎo)體80%以上產(chǎn)能,從而卡住中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的脖子。
(四)管制力量從“單邊約束”擴(kuò)展到“多邊合圍”
2021 年2 月,美國信息技術(shù)和創(chuàng)新基金會(huì)建議美政府“開展多邊出口管制合作”,與盟國協(xié)調(diào)外國直接投資篩查、加強(qiáng)信息共享、聯(lián)合研發(fā)等以應(yīng)對中國挑戰(zhàn)①。以此為行動(dòng)理念,拜登政府比特朗普政府采取了更為廣泛的連橫策略,組建了政府間以及政府指導(dǎo)下的協(xié)會(huì)、企業(yè)、研發(fā)機(jī)構(gòu)等不同層面的聯(lián)盟,試圖建立對華多邊“合圍圈”(見表2)。
政府層面,拜登根據(jù)技術(shù)政策顧問馬丁·拉塞爾(Martijn Rasser)提出的“美國應(yīng)首先帶頭建立晶圓廠聯(lián)盟,協(xié)調(diào)半導(dǎo)體制造設(shè)備的出口管制政策,重點(diǎn)限制對華出口”的建議(Rasser et al.,2020),于2022 年3 月邀請日本、韓國與中國臺灣地區(qū)組建“芯片四方聯(lián)盟”(CHIP4)(見圖3)。該聯(lián)盟中,日本擁有晶圓材料56%的市場份額,在光阻劑、光刻膠、大硅片等稀有原材料和薄膜沉積設(shè)備方面擁有多家隱形冠軍企業(yè);韓國與中國臺灣地區(qū)是全球主要的晶圓代工基地和芯片封裝、測試、標(biāo)記中心,三星、SK 海力士、臺積電等全球主要晶圓代工廠都集聚在這兩地;美國則擁有電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化、芯片設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢,同時(shí)也是僅次于中國的第二大芯片需求市場。按美國計(jì)劃,四方成員囊括了設(shè)備、原料、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與應(yīng)用環(huán)節(jié),可構(gòu)建起將中國大陸排除在外、由美主導(dǎo)的半導(dǎo)體生態(tài)閉環(huán),實(shí)現(xiàn)對華半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的聯(lián)合封鎖。目前四方聯(lián)盟已開展廣泛的合作,除了上文提及的臺積電、三星、SK 增加對美投資以外,臺積電與索尼宣布將在日本合資建設(shè)晶圓廠,東京應(yīng)化工業(yè)擴(kuò)建韓國光刻膠工廠計(jì)劃將產(chǎn)能擴(kuò)大一倍,大金將在韓國新建電子特種氣體工廠,昭和電工材料計(jì)劃在韓國和中國臺灣地區(qū)擴(kuò)大硅晶圓研磨材料和布線底板材料的產(chǎn)能。
協(xié)會(huì)層面,歐盟與美國在2021 年美歐峰會(huì)上宣布成立美國歐盟貿(mào)易與技術(shù)委員會(huì)(TTC)以重構(gòu)全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈布局、協(xié)調(diào)AI 等關(guān)鍵技術(shù)出口管制政策與行動(dòng)并維持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)(Grove et al., 2021; 劉宏松等, 2022)。在此框架下,2022 年5 月,歐洲半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)與美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)達(dá)成了有關(guān)確保開放獲取、維護(hù)國際標(biāo)準(zhǔn)、減少區(qū)域市場差異的“歐盟-美國半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)化合作指導(dǎo)原則”①(Bendiek et al., 2022):雙方基于各自優(yōu)勢尋求在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈領(lǐng)域更好地合作,包括就敏感的兩用技術(shù)進(jìn)行技術(shù)磋商,并制訂趨同控制方法;交換敏感技術(shù)出口、轉(zhuǎn)讓和研究等方面的信息;強(qiáng)化外國投資安全審查和監(jiān)管;發(fā)展多邊出口管制。
企業(yè)層面,2021 年白宮發(fā)布的“供應(yīng)鏈百日審查報(bào)告”②認(rèn)為,美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在上游芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件(EDA)、芯片設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體制造設(shè)備領(lǐng)域居全球領(lǐng)先地位,但半導(dǎo)體制造和先進(jìn)封裝等領(lǐng)域存在供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn),缺乏7nm 以下芯片制造能力,芯片制造商嚴(yán)重依賴中國大陸市場,半導(dǎo)體材料主要依賴東亞國家。為了完善半導(dǎo)體供應(yīng)鏈,美國增強(qiáng)了同日本、韓國和中國臺灣地區(qū)的政策協(xié)調(diào)。同年5 月,美國以《美國芯片制造法案》中承諾的撥款補(bǔ)貼為餌,撮合歐洲、日本、韓國、中國臺灣地區(qū)的半導(dǎo)體企業(yè)和下游用戶共64 家企業(yè)組成美國半導(dǎo)體聯(lián)盟(SIAC)③,試圖打造一個(gè)貫穿半導(dǎo)體上下游產(chǎn)業(yè)鏈的聯(lián)盟以孤立中國。
研發(fā)機(jī)構(gòu)方面,2022 年5 月,日美工商伙伴關(guān)系(JUCIP)首次部長級會(huì)議達(dá)成了《半導(dǎo)體合作基本原則》?;谠搮f(xié)議,日本決定成立“尖端半導(dǎo)體技術(shù)中心”,與美國國家半導(dǎo)體技術(shù)中心等機(jī)構(gòu)合作,共同開發(fā)2nm 及以下制程的芯片量產(chǎn)技術(shù)。
二、當(dāng)前美國政府對華全方位管制要點(diǎn)
美國聚焦于高算力芯片,從產(chǎn)品、設(shè)計(jì)、制造到應(yīng)用服務(wù)對我國采取了全方位、體系化的出口管制,試圖全面遏制我國AI 產(chǎn)業(yè)發(fā)展。具體來說:
(一)限制芯片出口,切斷我國獲取算力的直接途徑
高算力GPU 是培育AI 應(yīng)用的基本土壤,該領(lǐng)域的雙寡頭——英偉達(dá)、AMD 幾乎壟斷了全球GPU 的生產(chǎn)供應(yīng)。2022 年8 月,美國商務(wù)部分別致信英偉達(dá)和AMD,要求停止向我國出口A100、H100 和MI250 芯片。同年10 月,美國商務(wù)部在《出口管制清單》中正式新增“特定高算力芯片產(chǎn)品”(3A090)和“包含高算力芯片的計(jì)算機(jī)、電子組件和部件”(4A090)對華出口限制,同時(shí)滿足兩個(gè)性能條件——(1)芯片的I/O 帶寬傳輸速率大于等于600Gbyte/s;(2)數(shù)字處理單元原始計(jì)算單元算力之和大于等于4800TOPS——的GPU 都將嚴(yán)格限制向中國出口。2023 年10 月,美國商務(wù)部下屬工業(yè)和安全局進(jìn)一步新增“總計(jì)算能力”和“性能密度”的閾值,將限制條件由“同時(shí)滿足”收窄為“任一”參數(shù)違反限制條件均會(huì)觸發(fā)出口管制(見圖4),且對中國采取“推定拒絕”,即沒有充分理由的情況下工業(yè)和安全局默認(rèn)拒絕出口申請。
從芯片制程來看,處于ECCN 3A090 規(guī)定性能區(qū)間的GPU 都是7nm 制程,我國企業(yè)(如景嘉微、寒武紀(jì)等)雖然在GPU 領(lǐng)域積累了一定技術(shù),但主要集中在低端市場,7nm 以下高算力GPU芯片全部依賴進(jìn)口。從用戶群體來看,受限制的高算力GPU 主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算、能源、超算等領(lǐng)域,國內(nèi)大量云服務(wù)、自動(dòng)駕駛方案企業(yè)和大型科研機(jī)構(gòu)都在使用這些GPU??梢娒绹鴮θA半導(dǎo)體的出口限制主要集中在7nm 及以下的高算力芯片領(lǐng)域,打壓中國AI 和云計(jì)算能力的同時(shí)也避免波及美國成熟制程芯片貿(mào)易,正如美國商務(wù)部部長吉娜·雷蒙多(Gina Raimondo)所說,“(美國的)目標(biāo)是限制中國獲得先進(jìn)半導(dǎo)體……無意在經(jīng)濟(jì)上傷害中國”。
(二)限制芯片制造設(shè)備及零部件出口,束縛我國芯片制造水平
2022 年10 月,拜登政府宣布更新《出口管理?xiàng)l例》中“外國直接產(chǎn)品”規(guī)則,限制“在美國境外生產(chǎn)的、依賴于美國原產(chǎn)軟件和技術(shù)的制造設(shè)備所生產(chǎn)的產(chǎn)品”運(yùn)往中國。目前涉及芯片制造的所有環(huán)節(jié)都不可避免地使用美國的生產(chǎn)設(shè)備或美國的技術(shù)(李巍等, 2022),這為美國利用外國直接產(chǎn)品規(guī)則限制非美國企業(yè)為中國企業(yè)代工生產(chǎn)芯片提供了現(xiàn)實(shí)條件。在新的外國直接產(chǎn)品規(guī)則下,美國不僅禁止本土企業(yè)向中國出口高算力芯片,也不允許非美國企業(yè)為中國企業(yè)代工生產(chǎn)芯片,任何芯片制造企業(yè)生產(chǎn)了中國實(shí)體所設(shè)計(jì)的芯片,日后都可能失去獲得美國先進(jìn)半導(dǎo)體制造設(shè)備或技術(shù)的機(jī)會(huì)。這意味著中國企業(yè)(或組織)即使有能力設(shè)計(jì)高算力芯片,也無法委托境外企業(yè)代工。
(三)限制芯片設(shè)計(jì)軟件出口,扼殺我國高算力芯片設(shè)計(jì)能力
電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)被喻為“芯片之母”,是芯片設(shè)計(jì)過程中完成邏輯編譯、優(yōu)化、分割、布局布線以及仿真測試等工作必需的軟件工具。雖然國內(nèi)的華大九天、華為等已能部分提供14nm制程的EDA 軟件,但也僅是具備部分環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)能力,沒有構(gòu)成完整的開發(fā)閉環(huán)(見表3),且7nm 以下制程的設(shè)計(jì)軟件依然嚴(yán)重依賴國外EDA 廠商(曲永義等, 2022)。早在2019 年,美國商務(wù)部就曾要求三大EDA 廠商(Synopsys、Cadence、Mentor Graphics)停止對華為的授權(quán)與更新;2022 年8 月,美國商務(wù)部進(jìn)一步宣布對EDA 軟件進(jìn)行全面出口管制,特別是嚴(yán)格限制全柵極場效應(yīng)晶體管(GAAFET)結(jié)構(gòu)集成電路所必須的EDA 軟件對華出口。因?yàn)镚AAFET 是芯片突破3nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵(Mo et al., 2023),此舉意在扼殺我國本土企業(yè)高算力芯片設(shè)計(jì)能力,預(yù)防中國跳過目前流行的鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)結(jié)構(gòu)5nm 門檻,直接迭代到3nm 和2nm 芯片。
(四)限制涉及芯片的服務(wù)貿(mào)易,封鎖我國間接獲取算力的渠道
美政府對華半導(dǎo)體管制的嚴(yán)格程度已突破傳統(tǒng)實(shí)物管控邏輯,不僅對半導(dǎo)體相關(guān)貨物貿(mào)易實(shí)現(xiàn)全面管控,還將云計(jì)算租賃、人員交流等服務(wù)貿(mào)易列為出口管制的對象,本質(zhì)上已上升至與核技術(shù)和生化技術(shù)相同的軍事管制等級:一限制中國企業(yè)使用美國云計(jì)算服務(wù)。實(shí)體芯片被禁后,國內(nèi)企業(yè)本可以尋求向國外云計(jì)算服務(wù)提供商租用開展AI 應(yīng)用所需的算力,例如英偉達(dá)推出了搭載H100 或A100 高算力GPU 的DGX Cloud 云服務(wù),但現(xiàn)在這種繞開管制間接獲取算力的方式也面臨不確定性,新的限制政策要求亞馬遜、微軟等美國云服務(wù)提供商在向中國企業(yè)提供使用先進(jìn)制程AI 芯片的云計(jì)算服務(wù)之前必須先獲得政府許可;二限制芯片相關(guān)投資。拜登2022 年8 月簽署了關(guān)于“對華投資限制”的行政命令,授權(quán)美國財(cái)政部可禁止或限制美國企業(yè)向中國半導(dǎo)體、量子信息技術(shù)和AI 三個(gè)領(lǐng)域投資,并要求美國企業(yè)就其他科技領(lǐng)域的在華投資情況向美政府進(jìn)行通報(bào);三限制美國公民參與中國芯片開發(fā)與制造。除了對企業(yè)做出限制外,拜登政府對美國自然人行使管轄權(quán)也提出了前所未有的主張,嚴(yán)格限制位于世界任何地方的美國公民和永久居民參與中國開發(fā)生產(chǎn)超過《出口管理?xiàng)l例》規(guī)定的技術(shù)閾值的邏輯芯片和存儲(chǔ)芯片。
三、破解美對華半導(dǎo)體管制的建議
面對美政府對華半導(dǎo)體的全方位管制,我國可考慮分別從經(jīng)貿(mào)、技術(shù)、產(chǎn)學(xué)合作等層面綜合發(fā)力(見圖5)。具體來說:一是對外強(qiáng)化與非熱點(diǎn)半導(dǎo)體國家的聯(lián)系。雖然美、日、韓和中國臺灣地區(qū)在半導(dǎo)體領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位,但諸如新加坡、亞美尼亞、阿拉伯聯(lián)合酋長國(阿聯(lián)酋)、沙特阿拉伯(沙特)等以往容易被忽略的非熱點(diǎn)國家也掌握部分中國需要的算力、半導(dǎo)體產(chǎn)能或技術(shù),且這些非熱點(diǎn)國家尚未與美國建立出口管制同盟,也未參與“常規(guī)武器和兩用物品及技術(shù)出口瓦森納協(xié)定”。在美國對半導(dǎo)體日益趨近武器級管制的現(xiàn)實(shí)情況下,強(qiáng)化與這些國家的經(jīng)貿(mào)關(guān)系,中短期內(nèi)可為跳出美國對華半導(dǎo)體封鎖提供備用突破口;二是重視非傳統(tǒng)技術(shù)路線半導(dǎo)體開發(fā)。依托國內(nèi)既有市場需求及巨大市場潛力,探索以“全耗盡型絕緣上覆硅”(FD-SOI)、“芯?!保–hiplet)等新型技術(shù)路線突破美技術(shù)封鎖的可能;三是借鑒IMEC 模式匯聚企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)力量。建立共性技術(shù)機(jī)構(gòu)是避免企業(yè)重復(fù)投入、提升半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)作效率的必備選項(xiàng),然而國內(nèi)共性機(jī)構(gòu)由于缺乏有效的運(yùn)作模式,企業(yè)參與的意愿一直不高。對此,可考慮借鑒比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)的運(yùn)作模式,為本土半導(dǎo)體企業(yè)合作創(chuàng)造合作場景,增進(jìn)同領(lǐng)域企業(yè)了解、信任和技術(shù)溝通,進(jìn)而促成企業(yè)合作。
(一)經(jīng)貿(mào)層面:對外強(qiáng)化與非熱點(diǎn)半導(dǎo)體國家的聯(lián)系
新加坡是東南亞最大的半導(dǎo)體生產(chǎn)國,具備可觀的半導(dǎo)體生產(chǎn)能力。根據(jù)IC insights 數(shù)據(jù),新加坡在全球晶圓、半導(dǎo)體設(shè)備市場分別占約5%、20%的市場份額,更重要的是集聚了許多受美政府監(jiān)控較低的外資和本土企業(yè)(見表4),涉及半導(dǎo)體價(jià)值鏈的設(shè)計(jì)、制造、封測的關(guān)鍵環(huán)節(jié):(1)晶圓制造領(lǐng)域,目前新加坡全境分布有5 個(gè)晶圓制造廠,除了美光、格羅方德等美資企業(yè)外,受美政府監(jiān)控較低的聯(lián)電、世界先進(jìn)在新加坡各有1 個(gè)晶圓廠,約占新加坡全部半導(dǎo)產(chǎn)能15%左右。本土企業(yè)“特許半導(dǎo)體”一度是臺積電、聯(lián)電之后全球第三大半導(dǎo)體代工廠,另一家初創(chuàng)企業(yè)Silicon Box 計(jì)劃投資20 億美元在當(dāng)?shù)卦O(shè)立專注于“芯?!保–hiplet)芯片的代工廠。目前已完成廠房建設(shè);(2)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)領(lǐng)域,新加坡有本土企業(yè)微電子研究所(IME)。德國芯片企業(yè)英飛凌在新加坡設(shè)立了亞太(不含日本)區(qū)域總部,承擔(dān)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、測試、應(yīng)用和系統(tǒng)開發(fā)等研發(fā)職能以及供應(yīng)鏈、區(qū)域銷售、營銷等商務(wù)職能,同時(shí)英飛凌全球營收50%以上來自新加坡區(qū)域總部;(3)先進(jìn)封裝領(lǐng)域,新加坡微電子研究所(IME)的知識溢出吸引了中國大陸和中國臺灣地區(qū)不少封測企業(yè)到新加坡投資封測廠,其中臺資企業(yè)日月光的營收規(guī)模約占新加坡封測行業(yè)的20%~25%,本土企業(yè)星朋科技(后被大陸企業(yè)長電科技收購)的營收規(guī)模占比約10%。
亞美尼亞具有一定半導(dǎo)體技術(shù)儲(chǔ)備。亞美尼亞是前蘇聯(lián)第一臺計(jì)算機(jī)誕生地,被稱為前蘇聯(lián)“硅谷”(Inzelt, 2015)。在前蘇聯(lián)加盟共和國中亞美尼亞人均博士數(shù)量最多,是前蘇聯(lián)先進(jìn)技術(shù)和創(chuàng)新中心之一,但受經(jīng)濟(jì)體量和地緣政治影響,亞美尼亞在半導(dǎo)體方面的技術(shù)能力一直未被外界所了解?;谇疤K聯(lián)時(shí)期的技術(shù)與教育遺產(chǎn),亞美尼亞將半導(dǎo)體設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)定調(diào)為國家經(jīng)濟(jì)增長的主軸(Amirkhanyan, 2017)。全國290 多萬人口中有近2 萬人從事集成電路工作,超過1.5 萬名軟硬件工程師、開發(fā)人員和IT 項(xiàng)目經(jīng)理等崗位技術(shù)人員支撐亞美尼亞成為高加索地區(qū)的科技中心(Aprahamian, 2022)。豐富、優(yōu)質(zhì)的人才資源吸引了Synopsys、Mentor Graphics 兩家EDA 巨頭和英特爾等知名企業(yè)在亞美尼亞設(shè)有芯片設(shè)計(jì)研發(fā)中心(Shoukourian et al., 2019)。
阿聯(lián)酋、沙特掌握龐大算力,在晶圓代工廠領(lǐng)域擁有較高的話語權(quán)。兩國雖然尚未在其國內(nèi)建立上規(guī)模的半導(dǎo)體工廠,但正以投資人身份積極融入全球半導(dǎo)體價(jià)值鏈(Hanafi et al., 2021)。在算力方面,沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)購買儲(chǔ)備了超3 000 塊H100 芯片①并公開表示其目標(biāo)是成為AI 領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者(Bakry et al., 2021; Memish et al., 2021)。阿聯(lián)酋也獲得了數(shù)千塊英偉達(dá)芯片并部署于阿布扎比國有技術(shù)創(chuàng)新研究院開發(fā)大語言模型。并且在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與制造方面,阿聯(lián)酋主權(quán)財(cái)富基金是全球第三大晶圓代工企業(yè)格羅方德的最大股東,同時(shí)也廣泛投資了以色列高塔半導(dǎo)體、新加坡特許半導(dǎo)體等晶圓制造和半導(dǎo)體設(shè)計(jì)企業(yè)。在半導(dǎo)體材料與制造設(shè)備方面,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省2023 年8 月已開始與阿聯(lián)酋阿布扎比政府投資基金協(xié)調(diào)啟動(dòng)工作層面的談判,吸引阿聯(lián)酋投資日本半導(dǎo)體材料公司和半導(dǎo)體制造設(shè)備企業(yè)。
(二)技術(shù)層面:重視非傳統(tǒng)技術(shù)路線半導(dǎo)體開發(fā)
限制高算力芯片制造能力是美國對我國出口管制和戰(zhàn)略打壓的關(guān)鍵,必將長期持續(xù),短期內(nèi)我國在既有芯片技術(shù)路線上很難實(shí)現(xiàn)突破,但“全耗盡型絕緣上覆硅”(FD-SOI)、“芯?!保–hiplet)等新型芯片制造工藝為我國尋找國產(chǎn)替代和換道超車提供了戰(zhàn)略機(jī)遇。相比于成熟的FinFET 技術(shù)路線,F(xiàn)D-SOI 的特色是在保證高算力狀態(tài)下的低功耗(劉一凡等, 2022),Chiplet 則允許CPU、存儲(chǔ)器、模擬接口等組件單元靈活選擇不同的工藝分別進(jìn)行生產(chǎn),再通過先進(jìn)封裝技術(shù)封裝成一個(gè)芯片,從而可以靈活平衡計(jì)算性能與成本,實(shí)現(xiàn)功能模塊的最優(yōu)配置而不必受限于晶圓制程工藝(陳桂林等, 2022)。對此,要依托我國在數(shù)字經(jīng)濟(jì)、電子信息、智能家居領(lǐng)域的既有場景,以及在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的潛在市場,以需求牽引FDSOI、Chiplet 技術(shù)路線成熟完善。同時(shí),加快新一輪科技重大專項(xiàng)部署,以更大的力度、更有效的組織方式推進(jìn)01 和02 集成電路專項(xiàng),加大對非傳統(tǒng)技術(shù)路線的支持,實(shí)現(xiàn)基于非對稱競爭的技術(shù)突圍。
(三)產(chǎn)學(xué)協(xié)作層面:借鑒IMEC 模式匯聚企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)力量
我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀可以概括為具備點(diǎn)的縱向突破潛力,缺乏鏈的橫向整合。從“單兵作戰(zhàn)能力”角度看,半導(dǎo)體企業(yè)的業(yè)務(wù)已涉足產(chǎn)業(yè)鏈上下游多數(shù)環(huán)節(jié),個(gè)別企業(yè)在某個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)突破封鎖的潛在能力也已獲得“實(shí)體清單”的“認(rèn)可”。然而,本土企業(yè)與國際領(lǐng)先企業(yè)的差距不僅是絕對技術(shù)上的代際差,更重要的是“協(xié)同作戰(zhàn)能力”上的差距,即本土企業(yè)建立生態(tài)閉環(huán)的能力與國際巨頭相比還相差甚遠(yuǎn)。從這點(diǎn)來看,突破美國“卡脖子”,企業(yè)間交流、合作、抱團(tuán)取暖至關(guān)重要。目前,我們?nèi)狈τ行У哪J酱龠M(jìn)企業(yè)間的橫向整合,將賬面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為真實(shí)的耦合協(xié)作,搭建完整的產(chǎn)業(yè)鏈。對此,可考慮借鑒比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)的運(yùn)作模式(見表5),通過建立非營利性研發(fā)組織,為本土半導(dǎo)體企業(yè)合作創(chuàng)造合作場景,促進(jìn)企業(yè)交流互動(dòng),增進(jìn)同領(lǐng)域企業(yè)了解和技術(shù)溝通,增進(jìn)企業(yè)間信任與合作。
IMEC 是歐洲最成功的半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)之一,在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)突破性技術(shù)開發(fā)、基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化方面積累了雄厚的實(shí)力,在半導(dǎo)體器件類別下專利數(shù)量超4 987 件,專利價(jià)值度世界領(lǐng)先(柳卸林等, 2021)。ASML 的浸沒式光刻機(jī)原型機(jī)便是在IMEC 實(shí)驗(yàn)室研制成功的(Hancké et al., 2022)。IMEC 模式的要點(diǎn)可以歸結(jié)為:(1)技術(shù)中立與非營利性。IMEC 一直堅(jiān)持非市場參與者身份和“彌合基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究、開發(fā)之間的差距”的使命,前者意味著不直接參與研究成果的商業(yè)化從而不會(huì)對合作企業(yè)構(gòu)成競爭威脅(李紅等, 2018),后者意味著機(jī)構(gòu)目標(biāo)是真正解決技術(shù)難題從而吸引共同志向的科研機(jī)構(gòu)參與合作(陳鳳等, 2019),為吸引學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界參與平臺項(xiàng)目提供了信任基礎(chǔ);(2)會(huì)員制。IMEC 雖然屬于共性技術(shù)供給機(jī)構(gòu),但運(yùn)轉(zhuǎn)資金并不是由政府提供,而是以會(huì)員制招募企業(yè)加入,由企業(yè)提供資金和人才前往參加某個(gè)研究專項(xiàng)(張嘉毅等, 2022)。企業(yè)必須在廣泛的、一致同意的框架內(nèi)進(jìn)行相關(guān)知識開發(fā)活動(dòng),并遵守IMEC 訂立的成本、收益、成果分配方案。與企業(yè)牽頭的創(chuàng)新生態(tài)所具有的天然競爭關(guān)系與相互猜忌、保留不同,IMEC 基于共享知識產(chǎn)權(quán)(IP)控制權(quán)保持其中心地位,會(huì)員企業(yè)可以共享使用IMEC 的IP 資源,在IP 池基礎(chǔ)上構(gòu)建自己的獨(dú)特的突破性技術(shù)、支撐技術(shù)、互補(bǔ)技術(shù)組合(Ryckaert et al., 2008),但是這些專有創(chuàng)新無法脫離共享IP 單獨(dú)獲取價(jià)值,從而限制合作企業(yè)之間的知識封鎖,避免利益沖突和攜播行為,維持合作網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定和知識良性利用(Helleputte et al., 2004);(3)知識所有權(quán)和使用權(quán)分離。IMEC在開放共享自有IP 的基礎(chǔ)上,對于不同的合作專項(xiàng)制定針對性條款,提前確定研究成果的知識產(chǎn)權(quán)分配方案、每位成員的研發(fā)收益與相應(yīng)承擔(dān)的費(fèi)用(Leten et al., 2013)。會(huì)員企業(yè)基于共享IP 研究取得的新IP,會(huì)被分為R0、R1/R1*、R2 三個(gè)級別,R0 級所有權(quán)歸IMEC,用于補(bǔ)充共享IP 池;R1/R1*級由IMEC 和為本專案出資的會(huì)員共同擁有所有權(quán),其他會(huì)員有使用權(quán);R2 級產(chǎn)權(quán)與使用權(quán)歸獨(dú)立出資研發(fā)的會(huì)員所有。R0、R1/R1*、R2 不同類型IP 的組合使每個(gè)會(huì)員都可以在創(chuàng)新活動(dòng)中獲得獨(dú)特經(jīng)濟(jì)價(jià)值;(4)信息集散中心。IMEC 匯聚了近4 000 名研究人員及工程師,這些人員除1 000 名左右為IMEC 的固定研究人員外,其他研究人員來自于約85 個(gè)國家的企業(yè)派遣(柳卸林等, 2021)。因此,IMEC 不僅匯集了資金和人才,更匯集了來自全球制造一線的最新消息。日本最大設(shè)備制造商東京威力科創(chuàng)的會(huì)長東澤郎曾表示,“把人員送到這里的目的不光為了研究開發(fā),同時(shí)也為了搜集情報(bào)。如果不和IMEC 保持良好關(guān)系,就無法知道最先進(jìn)的技術(shù)動(dòng)向,因?yàn)檫@里就像聚集技術(shù)人員的俱樂部,雖然也存在競爭,但基本上保持了自由交流的氣氛?!?/p>
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產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)評論2024年2期