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本月初,美国政府宣布了新一轮对中国的出口限制措施,涉及高端人工智能、超级计算机以及半导体制造设备,旨在遏制中国获取先进芯片及其相关技术,进一步限制中国人工智能和先进半导体的发展,此举对我国智慧物流的发展将产生怎样的影响呢?
一、新禁令:封索与反制
新禁令,是拜登政府上台以来对我国半导体行业的第三次大规模无理打压,也是在其下台之前最疯狂的一次,主要有两个特点,一是加长了清单,136家中国企业被加入其中,基本涵盖了芯片制造相关关键领域的中国企业;二是增加了针对具体的半导体制造设备、设计软件、高带宽存储器等多个种类的半导体产品进行限制。
这是从芯片到制造工具全产链的封锁,将制裁的深度和范围进一步扩大,是目前为止最严格的战略性出口管控,深入到关键的半导体设备制造环节,多维度控制AI和半导体的设计生产。
首先是对生产先进节点集成电路所需的半导体制造设备实施新管控,包括对某些蚀刻、沉积、光刻、离子注入、退火、计量与检测以及清洗设备的新增限制;其次是对开发或生产先进节点集成电路的软件工具实施新管控,包括某些提高先进设备生产效率的软件,或使较低端设备能够生产先进芯片的软件。
限制电子计算机辅助设计(ECAD)和技术计算机辅助设计(TCAD)软件和技术的使用,如果这些软件被用于中国澳门和其他中国区域的先进节点集成电路时,将受到管控。EDA工具虽然早就被严控,但由于是软件的特殊性,管制难免鞭长莫及,此次使用EDA的授权密钥、先进制程设计用途将进行审查。
以上两项是针对半导体制造设备公司和软件公司进行的限制,两者都是芯片生产过程中的核心工具:有各类设备才能建设产线生产芯片,有EDA等软件才能设计芯片。
加入管控名单的136家中企,被业内调侃为“光荣榜”,大部分是设备和软件相关厂商,包括涉及推进中国先进芯片项目的半导体晶圆厂、设备零部件公司和投资公司,基本覆盖了国内知名的设备厂商,如北方华创、盛美半导体等。
意味着这些企业在采购美国相关技术或设备时,必须先获得美国商务部的出口许可,给中国芯片制造企业进口海外产品、设备、技术、软件造成障碍,限制中国先进半导体技术及相关制造能力的获取。
对中国七家龙头公司,新增了“FN5”(Footnote 5)标记,这意味着他们会受到更多管制,包括福建晋华、中芯国际、中芯南方,中芯北方,这些晶圆厂被认为与中国本土的先进节点技术相关,限制这些实体获取可能用于生产先进节点集成电路的外国生产商品,并且,对于中芯国际的审查将更加严厉,目的都是指向限制芯片先进制程的研发。
更为重要的是,对高带宽存储器(HBM)实施新的管制,涉及HBM芯片本身和相关设备技术,进口HBM芯片制造设备难度会加大,并且,HBM的定义不再以18纳米工艺制程为标准,而以密度为指标,限制范围比之前的18纳米这种宽泛的标准更加严格、精细。
HBM是当前人工智能技术的核心组成部分,也是大规模人工智能训练和推理的重要基础部件,是高性能集成电路的关键部件,当前最先进的AI服务器都搭载HBM,对于英伟达而言,目前对于国内供应的H20或许也会受到影响。
美国在这次管制措施里还增加了长臂管辖条款,限制第三方国家的公司向部分被列入“实体清单”的公司提供产品。具体来说,只要产品中包含任何一个使用美国技术设计或制造的芯片,都将受到限制,适用于先进芯片制造设备,是对中国先进制程芯片制造的进一步合围。
此举不仅禁止向中国相关企业出口半导体,同时也对我国与第三国的半导体贸易横加干涉。不管是德国、韩国、甚至中国制造的设备,只要使用了特定的美国技术和软件,或者含有利用美国技术或软件的部件,也受到相应限制,不仅进口受限,国产自研也会受限。
比如对于高带宽存储器(HBM)管制,适用于美国原产的HBM以及根据先进计算外国直接产品规则受EAR约束的外国/地区生产的HBM。
不论是拜登政府还是其后的特朗普政府,针对中国半导体的新出口管制政策迟早都会出台,芯片制造环节和AI高性能芯片(先进制程)仍是关注重点。
当然,对于美方的半导体禁令,我国进行了及时反制,一是加强相关两用物质对美国出口管制。两用物质,也就是我们常说的稀土材料,这些材料不仅应用于美国的军工和高新科技产业,同时也是半导体产业链的重要源头材料。
具体地说,严控镓、锗、锑、超硬材料、石墨相关两用物项对美国出口,我国作为全球镓供应的主导者,占比达到98%;锗供应的主要生产国,占比60%,这些物资广泛应用于半导体制造、激光技术、光纤通讯以及军事领域,中国禁令的实施无疑将引发连锁反应,据报道,镓和锗的价格在欧洲几乎翻倍。
加强对石墨类“双用途物资”最终用途的审查,尤其是与电力电缆、核反应堆等设备相关的常用涂层材料,这一举措可能导致美国在这些领域的材料供应受到影响。
也就是说,美国封禁了我们获得高新技术半导体,高科技尖端产品的同时,我们也要封禁美国获得高科技生产核心原材料的能力,切断对美出口这些关键金属,而这些金属对全球半导体及其他高科技产业的供应至关重要。
二是我国半导体、互联网、通信企业、汽车产业这四大协会共同发布声明,强调美国芯片的不可靠、不安全,推动相关行业的国内企业,谨慎采购美国芯片。这里的审慎采购,是从产业链和供应链被制裁威胁的角度出发得出的结论,而相关企业总数达到 6,400 家。
不可否认,我国行业协会,有一定的半官方属性,四大行业协会以类似的措辞,发表相同的观点,同一时间发布,这是仅次于国家部委强行政令的行业指引政策。
就是说,美国想要常规芯片的市场,那么高端的也得卖,不能高端芯片对我们封锁,而常规芯片对我们搞低价倾销。
我国的反制措施,归纳起来,就是从源头上和市场两方面打击,前者是两用物质出口管制,后者是四大协会共同声明,不仅核心金属材料不让你进口了,而且你生产的庞大的芯片产能我们也不买了,从进口和出口两个方向反制。
在围堵和制约中国这个问题上,美国民主共和两党是有共识的,并且不加掩饰地指出,其宣布的所有政策变化都是为了延缓中国开发人工智能的能力、削弱中国本地化先进半导体生态系统,减缓中国在全球高端芯片产业的崛起,并进一步遏制中国在科技领域的自主创新能力。
因此,我们的反制是相当严厉的,从过去的防御,变成了有力的主动反击,极为罕见的明确宣誓,即我国的这一项政策就是对美国的反制和报复,这在中美战略博弈的进程当中,是非常重要和关键的一步。
做出这样的反制,有一个重要的背景是,近年来国内在半导体设备和零部件环节持续推进突围,加大自主创新和研发力度,努力打造自主可控的半导体产业链,以应对潜在的外部风险,占据我国使用场景90%以上的常规芯片都可以用国产来替代。
比如汽车领域,14纳米28纳米以下的芯片,国产的完全可以替代美国芯片的性能,因此,部分受制企业作出回应,表示影响有限,同时,受影响的中国企业纷纷调整供应链战略,寻求国产替代方案。
中国的“天河3号”和“太湖之光”超级计算机在14纳米芯片和DDR4内存的基础上依然实现了高性能计算能力,这表示中国或已通过技术储备规避部分限制。
同时,也要看到我国半导体技术的局限性,比如先进封装技术的崛起是半导体行业的一个重要趋势,AI芯片产业链上一大瓶颈是CoWoS先进封装技术。先进封装技术不仅能提高晶体管密度,还能优化芯片组件及其互连部件的排列,减少延迟,优化处理能力和效率,这种技术正在改变晶圆代工厂在制造过程中的准备方式,使得封装流程向上游推进,目前CoWoS技术台积电一枝独秀。
目前,像H100、H200这种高性能产品,中国算力芯片设计公司完全可以设计,但受限于国内先进制造的目前水平,中国AI芯片公司只能在台积电、三星制造。
11月份,有消息称台积电拒绝为中国GPU设计企业代工,随后也有消息称三星态度亦是如此,皆因收到美国政府的信函。
不过我国很多企业已经适应了这种环境,前期也在通过囤积设备等形式提前应对,这其实也反映出了中国芯片产业的韧性,普遍的态度是这种管制会变相加速国产自研进度,之前的SoC、现在的GPU都在用行动证实这一点。
美国的出口管制无疑是对中国半导体行业的一次重大考验,影响是多方面的,包括限制设备供应、增加出口管制、影响先进技术发展等。虽然短期内部分企业可以通过加强与国内供应商的合作来缓解影响,但若要长期稳步发展,中国仍需要在高端制造设备、核心材料等方面取得突破,减少对外部技术的依赖。
我国半导体设备、材料、EDA/IP的市场空间巨大,在国内企业扩产、政策支持的推动下,技术封锁和贸易壁垒将迫使我国加速自主研发和产业链布局,从长期来看,完全自主开发从设计到生产的高性能芯片系统只是时间问题。
中国市场的巨大需求,各大国际半导体厂商多数依赖中国市场的销售和合作。随着美国出口管制措施不断加码,其反噬效应也在持续扩大,美国对华管制措施的随意性对美国企业造成了供应链中断、运营成本上升等影响,有报告综合评估了美方对华出口管制在营收、盈利及融资等方面的实际影响,其中包括相关美企总计因此“蒸发”1300亿美元市值。
二、智慧物流:影响及范围
美国本轮出口管制条例调整有两大主题:限制中国获得尖端高算力的人工智能芯片,遏制中国的先进芯片制造能力。此举将直接冲击我国人工智能(AI)和超级计算机等相关行业发展,无疑会对行业上下游造成冲击,其中包括智慧物流行业。
人工智能技术给物流行业带来了革命性的改变,一方面,以智能机器人、智能拣选车、无人机、自动驾驶汽车为代表的智能硬件,极大地改变了现有的仓储、运输、配送等物流作业的模式;另一方面,通过智能技术或算法驱动软件系统来提高效率,如车队管理系统、仓储现场管理、设备调度系统、订单分配系统等。
不可否认,美国进一步加强对半导体出口管制措施,可能为中国科技企业的供应链带来巨大震荡,就其智慧物流来说,有影响,但不伤筋动骨。智慧物流,作为应用场景企业,以成熟制程的芯片需求为主,而目前的禁令,成熟制程的供应当前不受影响,但是先进制程研发阻力加大。
总体来说,我国智慧物流行业,起步较晚,发展较快,从物流装备到运输工具,对美国的产品、对美国的零部件没有结构性的依赖和需求。
美国新的管制措施,核心目标是限制中国在先进半导体技术领域的发展,特别是在人工智能、超算和5G等前沿技术的应用中,工信部于10月20日披露,我国人工智能核心产业规模不断增长,企业数量已超4400家,因此,受影响的范围也不小。
美国对高宽带内存HBM的管制,剑指AI竞赛。在众多存储芯片中,HBM被公认为是最适用于AI训练、推理的存储芯片,成为推动AI和高性能计算领域发展的关键力量,目前,在生成式AI大模型等前沿领域的强劲驱动下,HBM产业正迅速崭露头角。
HBM芯片是人工智能算力中心广泛使用的存储器,先进的GPU芯片,通过CoWoS等先进封装技术,配备HBM芯片,大幅提升并行计算的带宽,同时降低GPU集群的计算能耗。
中国GPU产业发展较快,主流产品开始导入HBM芯片,因为其有三大特点:高带宽,低功耗、小尺寸,对于需要处理大量数据的AI和高性能计算(HPC)应用至关重要,对于空间受限的设备,是一个巨大的优势。
目前,HBM市场格局集中,SK海力士占据主导地位,占率预计为53%,三星市占率38%、美光市占率9%,国产化率几乎为0,美光作为美国本土企业,受限于这次的出口管制,必将导致三星近乎垄断中国市场HBM供应份额,但未来三星也可能要受美国的长臂管辖。
由于国内对于HBM的管制有所预期,此前国内相关企业已经在提前采购囤积HBM,同时也将会促使中国企业寻找替代方案,加速国产化进程,国产HBM正处于0到1的突破期。
中国已经在加强自身的芯片研发能力,逐步减少对美国技术的依赖。国内的存储芯片厂商也在加速研发追赶中,长鑫存储被视为国内在HBM技术发展上的最大希望:长鑫存储与封装和测试厂通富微电合作开发了HBM样品,并向潜在的客户展示;长鑫存储已经开始准备必要设备,计划制造自己的HBM高带宽内存,以满足迫切的AI、HPC应用需求。
武汉新芯正在建设月产能3000片晶圆的12英寸工厂,专门针对HBM的生产,此外,武汉新芯还发布了高带宽存储芯粒先进封装技术研发和产线建设的招标项目,计划利用三维集成多晶圆堆叠技术,打造更高容量、更大带宽、更小功耗的国产高带宽存储器(HBM)产品。
中美科技竞争的核心是半导体产业,而半导体产业链中,虽然人工智能是当下和未来竞争的焦点,但人工智能为表,芯片制造为里,后者仍然是最重要的环节,也是竞争的基础。HBM作为AI服务器的重要存储组件,其独特的高带宽和低功耗特性,使其在处理复杂计算任务时表现尤为出色。
整体来说,人工智能是加速物流行业向智慧物流时代迈进的新引擎,聚焦于智能搜索、仓储规划、智能运输配送、机器人等领域,以AI技术赋能的智能设备,有无人卡车、AMR、无人配送车、无人机、客服机器人等。
但是,从应用角度看,AI也是分层次的,从低端的应用逐步推向高端赋能,可分为三个阶段,分别为计算智能、感知智能和认知智能,或者称弱人工智能(ANI)、强人工智能(AGI)和超强人工智能(ASI)。
目前物流智能装备还处在一、二阶段,对AI芯片的要求还不是特别高,虽然对高算力的人工智能芯片的需求有所增加,但还没有大量的应用。从这个角度说,影响有限。
从长远说,物流装备需要借助人工智能来弥补自身的不足,以机器视觉、自然语音处理、大数据挖掘、深度学习为基础的智能软件,为物流装备所涉及的信息识别、存储、管理、利用开辟了更加高效的途径,让“数据驱动物流”成为现实。
机器学习、自动控制等技术的应用,将极大地提升设备的智能化运行能力;路径规划、机器视觉等技术,将赋予运输设备更多的智能;数据挖掘、大数据分析等技术,能够将拣选订单进行更合理的拆分与合并,并与仓储设备、运输设备和人员形成联动,实现更高效的订单拣选。
高端智能物流装备是需要深度学习的,在AI上称为训练,而训练需要高算力的芯片,基于机器学习的人工智能的数据处理技术是物流行业数字业务转向智能化的关键,对于机器智能尤其是现在的深度学习来说,最大的优势在于强大的算力,海量的存储能力,对于比较精确的、标准化的内容能够做出快速理解,同时可以分析海量数据,并从中挖掘有价值的数据,这就强调了高算力芯片的重要性。
物流行业的发展产生了大量数据,这些数据关系错综复杂,机器学习技术正是处理这些多变量数据,以及能在复杂,动态,甚至混乱的物流环境中提取大数据集内隐性的关系最佳路径,而机器学习,需要更高一级的AI芯片,美国政府的禁令,将对物流装备的机器学习能力造成负面影响。
国内的众多电商快递相关企业,如京东、淘宝、四通一达、顺丰等,都在不断探索人工智能技术的落地应用,大量设备制造厂商如极智嘉、旷视、快仓等企业,更是将人工智能与物流设备包括机器人、货架、搬运车辆等结合,从智能设备入手,为整个行业带来改变。
下一代物流体系的一个主要特性将会是AI+物流,通过人工智能,达到物流装备的可视化(Visibility)、可理解(Understandability)、可决策(Computability)、可调节(Adaptability)。
ChatGPT等新技术的到来改变了人机交互模式,能够通过对话的方式实现更好的人机交互,机器智能成为物流新趋势,大算力芯片成为其内核,大语言模型、视觉感知能力等AI技术,一方面会让一个单体的设备更加高效和智能,另一方面也能让人机交互和一些线上的数字化决策变得更加智能。
这就是说,智慧物流装备都是基于AI构建,美国收紧AI芯片出口对我国人工智能产业及大模型发展的影响可能表现为短期供应短缺和成本上升,从而影响物流装备的高端“智”造。
以大模型为代表的人工智能发展呈现出技术创新快、应用渗透强等特点,正加速与物流业深度融合,未来将深刻改变物流模式和经济形态,展现出强大的赋能效应。
从3月百度文心一言大模型发布以来,国内华为盘古、阿里通义、讯飞星火等通用大模型相继涌现,同时,我国云计算市场也蓬勃发展,具体到企业上,阿里云、天翼云、百度云、华为云、腾讯云等处于国内领先地位,由于短期内GPU在中国市场供应的紧缺,使得这样的需求只得到了部分满足,从而影响其发展。
就智慧物流来说,阿里,京东都有自研的AI芯片,而其它物流装备所需的芯片都可以采用国产。但随着美中贸易战的不断升级,半导全新禁令的不断推出,短期来看,这种局势可能会带来价格波动和供应不稳定,不可预见的成本上升,可能最终将推高智慧物流装备电子零部件的价格。
从广义物流角度来说,“联网汽车”是其中重要细分行业,美国BIS在9月发布草案,计划对中、俄的联网汽车相关软硬件进行限制,一旦生效就意味着巨大的美国市场对中国的车联网硬件、软件系统企业关上大门。
结语:中美两国的紧张关系正在深刻改变全球市场的格局,导致全球科技产业链的重构,对智慧物流备装制造企业来说,意味着未来几年内,在购买科技产品时将面临更加复杂的市场环境,而对于我国来说,加强自主创新与技术研发显然已成为应对外部压力的关键战略。
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