深度|中美AI芯片发展报告：美国制裁华为背后的逻辑

导语：深度|中美AI芯片发展报告：美国制裁华为背后的逻辑美国对华芯片制裁

2020年10月，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室应美国政府有关部门的要求，发表了一篇中国AI芯片的发展报告，梳理了中国和美国在AI芯片产业链的综合实力。

从这份文件，我们不仅可以看到美国制裁中国光刻机以及制裁华为的背后逻辑，也可以一窥未来美国继续施加更严苛的芯片制裁措施的可能性。

我们先看这篇报告的内容，其中主要比较了中美的AI芯片发展的几个方面的进展：

1，训练和推理（Training and Inference，T/I）AI芯片

在T/I芯片上，中国华为（Ascend 910）采用台积电的7纳米制程，中国燧原科技采用格芯的12纳米制程，均已经超过或匹敌英伟达和英特尔同期产品。

值得一提的是，华为的盘古模型便是基于Ascend 910芯片进行训练。而英伟达继V100之后推出的A100已经是Chat GPT的标配。

2，移动处理器芯片

搭载AI模块的移动处理器芯片上，彼时中国华为和美国高通、苹果均采用台积电7纳米制程，中国华为的高端移动处理器已经可以和美国抗衡。

3，云计算和边缘计算AI芯片

下图是中国和美国在云计算和边缘计算领域的AI芯片性能比较，美国主要是谷歌、亚马逊和微软；中国主要是阿里巴巴、百度和寒武纪。

中国三家企业推出AI芯片的时间紧随着美国企业，差距不超过12个月。其中阿里巴巴和百度用的是三星12纳米和14纳米工艺，而寒武纪使用的是台积电16纳米工艺。

中美在云计算和边缘计算领域的AI芯片性能比较

4，神经形态AI芯片

在更前沿的神经形态AI芯片上，美国IBM在2014年推出28纳米制程、Intel在2018年推出14纳米制程芯片，中国的清华大学研发中的是28纳米制程，追赶的进度非常明显。

通过以上的4个类别的AI芯片的对比，我们可以看到：

1，中国在几乎所有的商用AI芯片领域，几乎都与美国齐头并进，有一些方面已经实现反超。

2，华为在T/I AI芯片和加载AI的移动处理器芯片上，已经领先美国。

3，中国形成以华为、阿里、百度等企业为中心的集群性的芯片突破。

正是因为中国在半导体的设计、应用领域的高速发展，也让美国看到巨大的威胁。

然而，美国这份报告中也清晰的指出，卡住中国半导体发展的关键点在第三个环节：先进制程和半导体制造工具（SME）。

这是今天我们众所皆知的一个事情，目前主要的半导体先进制造设备来自美国、日本和荷兰。而卡住了ASML的EUV光刻机，几乎就切断了所有AI芯片先进制程发展的路径。

而AI芯片的重要性，一直被掩盖在“28纳米够用论”之下。直到最近，由于Chat GPT的风靡，基于底层高性能AI芯片的算力角逐才逐渐浮出水面。

比如华为的自然语言处理NLP模型“盘古-Σ（PanGu-Σ）”的模型参数已经达到万亿级，它采用的是512个华为Ascend 910芯片组成的集群训练的。

目前美国英伟达已经采用台积电最先进的4纳米制程，重新夺回了对华为AI处理器在先进制程上的优势；而英伟达这一优势将很可能因为ASML在EUV光刻机上的垄断而继续扩大。

美国这份AI芯片报告的最后指出：

中国能否实现2030年在AI芯片上成为领导者，可能取决于是否在缺失的生产力工具的技术上有足够投资。

随着Chat GPT的推出，尤其是多模态大型语言模型GPT-4的推出正式开启了AI商业化，中国和美国在AI芯片技术上的直接竞争已经浮出水面。通过以上简单的梳理，我们可以看到，美国对中国芯片的遏制，是因为中国已经在芯片产业链上的局部完成了单点突破、实现反超。所以，中美竞争的焦点根本不是什么“28纳米芯片”，而是上升到半导体基础的生产力工具的角逐。

实际上，我国的多个先进领域的发展，都不可避免的存在“生产力工具”缺失的状况，比如量子计算、核聚变等领域。这些“生产力工具”缺失的问题，在正常的发展情况下是隐性的。然而正是这些“隐性”的结构性缺失，往往会是美国寻找“卡脖子”的环节。所以，美国卡“EUV光刻机”既不是偶然，也不是意外。