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本月初,美國政府宣布了新一輪對中國的出口限制措施,涉及高端人工智能、超級計算機以及半導體制造設備,旨在遏制中國獲取先進芯片及其相關技術,進一步限制中國人工智能和先進半導體的發展,此舉對我國智慧物流的發展將產生怎樣的影響呢?
一、新禁令:封索與反制
新禁令,是拜登政府上臺以來對我國半導體行業的第三次大規模無理打壓,也是在其下臺之前最瘋狂的一次,主要有兩個特點,一是加長了清單,136家中國企業被加入其中,基本涵蓋了芯片制造相關關鍵領域的中國企業;二是增加了針對具體的半導體制造設備、設計軟件、高帶寬存儲器等多個種類的半導體產品進行限制。
這是從芯片到制造工具全產鏈的封鎖,將制裁的深度和范圍進一步擴大,是目前為止最嚴格的戰略性出口管控,深入到關鍵的半導體設備制造環節,多維度控制AI和半導體的設計生產。
首先是對生產先進節點集成電路所需的半導體制造設備實施新管控,包括對某些蝕刻、沉積、光刻、離子注入、退火、計量與檢測以及清洗設備的新增限制;其次是對開發或生產先進節點集成電路的軟件工具實施新管控,包括某些提高先進設備生產效率的軟件,或使較低端設備能夠生產先進芯片的軟件。
限制電子計算機輔助設計(ECAD)和技術計算機輔助設計(TCAD)軟件和技術的使用,如果這些軟件被用于中國澳門和其他中國區域的先進節點集成電路時,將受到管控。EDA工具雖然早就被嚴控,但由于是軟件的特殊性,管制難免鞭長莫及,此次使用EDA的授權密鑰、先進制程設計用途將進行審查。
以上兩項是針對半導體制造設備公司和軟件公司進行的限制,兩者都是芯片生產過程中的核心工具:有各類設備才能建設產線生產芯片,有EDA等軟件才能設計芯片。
加入管控名單的136家中企,被業內調侃為“光榮榜”,大部分是設備和軟件相關廠商,包括涉及推進中國先進芯片項目的半導體晶圓廠、設備零部件公司和投資公司,基本覆蓋了國內知名的設備廠商,如北方華創、盛美半導體等。
意味著這些企業在采購美國相關技術或設備時,必須先獲得美國商務部的出口許可,給中國芯片制造企業進口海外產品、設備、技術、軟件造成障礙,限制中國先進半導體技術及相關制造能力的獲取。
對中國七家龍頭公司,新增了“FN5”(Footnote 5)標記,這意味著他們會受到更多管制,包括福建晉華、中芯國際、中芯南方,中芯北方,這些晶圓廠被認為與中國本土的先進節點技術相關,限制這些實體獲取可能用于生產先進節點集成電路的外國生產商品,并且,對于中芯國際的審查將更加嚴厲,目的都是指向限制芯片先進制程的研發。
更為重要的是,對高帶寬存儲器(HBM)實施新的管制,涉及HBM芯片本身和相關設備技術,進口HBM芯片制造設備難度會加大,并且,HBM的定義不再以18納米工藝制程為標準,而以密度為指標,限制范圍比之前的18納米這種寬泛的標準更加嚴格、精細。
HBM是當前人工智能技術的核心組成部分,也是大規模人工智能訓練和推理的重要基礎部件,是高性能集成電路的關鍵部件,當前最先進的AI服務器都搭載HBM,對于英偉達而言,目前對于國內供應的H20或許也會受到影響。
美國在這次管制措施里還增加了長臂管轄條款,限制第三方國家的公司向部分被列入“實體清單”的公司提供產品?。具體來說,只要產品中包含任何一個使用美國技術設計或制造的芯片,都將受到限制,適用于先進芯片制造設備,是對中國先進制程芯片制造的進一步合圍。
此舉不僅禁止向中國相關企業出口半導體,同時也對我國與第三國的半導體貿易橫加干涉。不管是德國、韓國、甚至中國制造的設備,只要使用了特定的美國技術和軟件,或者含有利用美國技術或軟件的部件,也受到相應限制,不僅進口受限,國產自研也會受限。
比如對于高帶寬存儲器(HBM)管制,適用于美國原產的HBM以及根據先進計算外國直接產品規則受EAR約束的外國/地區生產的HBM。
不論是拜登政府還是其后的特朗普政府,針對中國半導體的新出口管制政策遲早都會出臺,芯片制造環節和AI高性能芯片(先進制程)仍是關注重點。
當然,對于美方的半導體禁令,我國進行了及時反制,一是加強相關兩用物質對美國出口管制。兩用物質,也就是我們常說的稀土材料,這些材料不僅應用于美國的軍工和高新科技產業,同時也是半導體產業鏈的重要源頭材料。
具體地說,嚴控鎵、鍺、銻、超硬材料、石墨相關兩用物項對美國出口,我國作為全球鎵供應的主導者,占比達到98%;鍺供應的主要生產國,占比60%,這些物資廣泛應用于半導體制造、激光技術、光纖通訊以及軍事領域,中國禁令的實施無疑將引發連鎖反應,據報道,鎵和鍺的價格在歐洲幾乎翻倍。
加強對石墨類“雙用途物資”最終用途的審查,尤其是與電力電纜、核反應堆等設備相關的常用涂層材料,這一舉措可能導致美國在這些領域的材料供應受到影響。
也就是說,美國封禁了我們獲得高新技術半導體,高科技尖端產品的同時,我們也要封禁美國獲得高科技生產核心原材料的能力,切斷對美出口這些關鍵金屬,而這些金屬對全球半導體及其他高科技產業的供應至關重要。
二是我國半導體、互聯網、通信企業、汽車產業這四大協會共同發布聲明,強調美國芯片的不可靠、不安全,推動相關行業的國內企業,謹慎采購美國芯片。這里的審慎采購,是從產業鏈和供應鏈被制裁威脅的角度出發得出的結論,而相關企業總數達到 6,400 家。
不可否認,我國行業協會,有一定的半官方屬性,四大行業協會以類似的措辭,發表相同的觀點,同一時間發布,這是僅次于國家部委強行政令的行業指引政策。
就是說,美國想要常規芯片的市場,那么高端的也得賣,不能高端芯片對我們封鎖,而常規芯片對我們搞低價傾銷。
我國的反制措施,歸納起來,就是從源頭上和市場兩方面打擊,前者是兩用物質出口管制,后者是四大協會共同聲明,不僅核心金屬材料不讓你進口了,而且你生產的龐大的芯片產能我們也不買了,從進口和出口兩個方向反制。
在圍堵和制約中國這個問題上,美國民主共和兩黨是有共識的,并且不加掩飾地指出,其宣布的所有政策變化都是為了延緩中國開發人工智能的能力、削弱中國本地化先進半導體生態系統,減緩中國在全球高端芯片產業的崛起,并進一步遏制中國在科技領域的自主創新能力。
因此,我們的反制是相當嚴厲的,從過去的防御,變成了有力的主動反擊,極為罕見的明確宣誓,即我國的這一項政策就是對美國的反制和報復,這在中美戰略博弈的進程當中,是非常重要和關鍵的一步。
做出這樣的反制,有一個重要的背景是,近年來國內在半導體設備和零部件環節持續推進突圍,加大自主創新和研發力度,努力打造自主可控的半導體產業鏈,以應對潛在的外部風險,占據我國使用場景90%以上的常規芯片都可以用國產來替代。
比如汽車領域,14納米28納米以下的芯片,國產的完全可以替代美國芯片的性能,因此,部分受制企業作出回應,表示影響有限,同時,受影響的中國企業紛紛調整供應鏈戰略,尋求國產替代方案。
中國的“天河3號”和“太湖之光”超級計算機在14納米芯片和DDR4內存的基礎上依然實現了高性能計算能力,這表示中國或已通過技術儲備規避部分限制。
同時,也要看到我國半導體技術的局限性,比如?先進封裝技術的崛起?是半導體行業的一個重要趨勢,AI芯片產業鏈上一大瓶頸是CoWoS先進封裝技術。先進封裝技術不僅能提高晶體管密度,還能優化芯片組件及其互連部件的排列,減少延遲,優化處理能力和效率,這種技術正在改變晶圓代工廠在制造過程中的準備方式,使得封裝流程向上游推進?,目前CoWoS技術臺積電一枝獨秀。
目前,像H100、H200這種高性能產品,中國算力芯片設計公司完全可以設計,但受限于國內先進制造的目前水平,中國AI芯片公司只能在臺積電、三星制造。
11月份,有消息稱臺積電拒絕為中國GPU設計企業代工,隨后也有消息稱三星態度亦是如此,皆因收到美國政府的信函。
不過我國很多企業已經適應了這種環境,前期也在通過囤積設備等形式提前應對,這其實也反映出了中國芯片產業的韌性,普遍的態度是這種管制會變相加速國產自研進度,之前的SoC、現在的GPU都在用行動證實這一點。
?美國的出口管制無疑是對中國半導體行業的一次重大考驗,影響是多方面的,包括限制設備供應、增加出口管制、影響先進技術發展等。雖然短期內部分企業可以通過加強與國內供應商的合作來緩解影響,但若要長期穩步發展,中國仍需要在高端制造設備、核心材料等方面取得突破,減少對外部技術的依賴。
我國半導體設備、材料、EDA/IP的市場空間巨大,在國內企業擴產、政策支持的推動下,技術封鎖和貿易壁壘將迫使我國加速自主研發和產業鏈布局,從長期來看,完全自主開發從設計到生產的高性能芯片系統只是時間問題。
中國市場的巨大需求,各大國際半導體廠商多數依賴中國市場的銷售和合作。隨著美國出口管制措施不斷加碼,其反噬效應也在持續擴大,美國對華管制措施的隨意性對美國企業造成了供應鏈中斷、運營成本上升等影響,有報告綜合評估了美方對華出口管制在營收、盈利及融資等方面的實際影響,其中包括相關美企總計因此“蒸發”1300億美元市值。
二、智慧物流:影響及范圍
美國本輪出口管制條例調整有兩大主題:限制中國獲得尖端高算力的人工智能芯片,遏制中國的先進芯片制造能力。此舉將直接沖擊我國人工智能(AI)和超級計算機等相關行業發展,無疑會對行業上下游造成沖擊,其中包括智慧物流行業。
人工智能技術給物流行業帶來了革命性的改變,一方面,以智能機器人、智能揀選車、無人機、自動駕駛汽車為代表的智能硬件,極大地改變了現有的倉儲、運輸、配送等物流作業的模式;另一方面,通過智能技術或算法驅動軟件系統來提高效率,如車隊管理系統、倉儲現場管理、設備調度系統、訂單分配系統等。
不可否認,美國進一步加強對半導體出口管制措施,可能為中國科技企業的供應鏈帶來巨大震蕩,就其智慧物流來說,有影響,但不傷筋動骨。智慧物流,作為應用場景企業,以成熟制程的芯片需求為主,而目前的禁令,成熟制程的供應當前不受影響,但是先進制程研發阻力加大。
總體來說,我國智慧物流行業,起步較晚,發展較快,從物流裝備到運輸工具,對美國的產品、對美國的零部件沒有結構性的依賴和需求。
美國新的管制措施,核心目標是限制中國在先進半導體技術領域的發展,特別是在人工智能、超算和5G等前沿技術的應用中,工信部于10月20日披露,我國人工智能核心產業規模不斷增長,企業數量已超4400家,因此,受影響的范圍也不小。
美國對高寬帶內存HBM的管制,劍指AI競賽。在眾多存儲芯片中,HBM被公認為是最適用于AI訓練、推理的存儲芯片,成為推動AI和高性能計算領域發展的關鍵力量,目前,在生成式AI大模型等前沿領域的強勁驅動下,HBM產業正迅速嶄露頭角。
HBM芯片是人工智能算力中心廣泛使用的存儲器,先進的GPU芯片,通過CoWoS等先進封裝技術,配備HBM芯片,大幅提升并行計算的帶寬,同時降低GPU集群的計算能耗。
中國GPU產業發展較快,主流產品開始導入HBM芯片,因為其有三大特點:高帶寬,低功耗、小尺寸,對于需要處理大量數據的AI和高性能計算(HPC)應用至關重要,對于空間受限的設備,是一個巨大的優勢。
目前,HBM市場格局集中,SK海力士占據主導地位,占率預計為53%,三星市占率38%、美光市占率9%,國產化率幾乎為0,美光作為美國本土企業,受限于這次的出口管制,必將導致三星近乎壟斷中國市場HBM供應份額,但未來三星也可能要受美國的長臂管轄。
由于國內對于HBM的管制有所預期,此前國內相關企業已經在提前采購囤積HBM,同時也將會促使中國企業尋找替代方案,加速國產化進程,國產HBM正處于0到1的突破期。
中國已經在加強自身的芯片研發能力,逐步減少對美國技術的依賴。國內的存儲芯片廠商也在加速研發追趕中,長鑫存儲被視為國內在HBM技術發展上的最大希望:長鑫存儲與封裝和測試廠通富微電合作開發了HBM樣品,并向潛在的客戶展示;長鑫存儲已經開始準備必要設備,計劃制造自己的HBM高帶寬內存,以滿足迫切的AI、HPC應用需求。
武漢新芯正在建設月產能3000片晶圓的12英寸工廠,專門針對HBM的生產,此外,武漢新芯還發布了高帶寬存儲芯粒先進封裝技術研發和產線建設的招標項目,計劃利用三維集成多晶圓堆疊技術,打造更高容量、更大帶寬、更小功耗的國產高帶寬存儲器(HBM)產品。
中美科技競爭的核心是半導體產業,而半導體產業鏈中,雖然人工智能是當下和未來競爭的焦點,但人工智能為表,芯片制造為里,后者仍然是最重要的環節,也是競爭的基礎。HBM作為AI服務器的重要存儲組件,其獨特的高帶寬和低功耗特性,使其在處理復雜計算任務時表現尤為出色。
整體來說,人工智能是加速物流行業向智慧物流時代邁進的新引擎,聚焦于智能搜索、倉儲規劃、智能運輸配送、機器人等領域,以AI技術賦能的智能設備,有無人卡車、AMR、無人配送車、無人機、客服機器人等。
但是,從應用角度看,AI也是分層次的,從低端的應用逐步推向高端賦能,可分為三個階段,分別為計算智能、感知智能和認知智能,或者稱弱人工智能(ANI)、強人工智能(AGI)和超強人工智能(ASI)。
目前物流智能裝備還處在一、二階段,對AI芯片的要求還不是特別高,雖然對高算力的人工智能芯片的需求有所增加,但還沒有大量的應用。從這個角度說,影響有限。
從長遠說,物流裝備需要借助人工智能來彌補自身的不足,以機器視覺、自然語音處理、大數據挖掘、深度學習為基礎的智能軟件,為物流裝備所涉及的信息識別、存儲、管理、利用開辟了更加高效的途徑,讓“數據驅動物流”成為現實。
機器學習、自動控制等技術的應用,將極大地提升設備的智能化運行能力;路徑規劃、機器視覺等技術,將賦予運輸設備更多的智能;數據挖掘、大數據分析等技術,能夠將揀選訂單進行更合理的拆分與合并,并與倉儲設備、運輸設備和人員形成聯動,實現更高效的訂單揀選。
高端智能物流裝備是需要深度學習的,在AI上稱為訓練,而訓練需要高算力的芯片,基于機器學習的人工智能的數據處理技術是物流行業數字業務轉向智能化的關鍵,對于機器智能尤其是現在的深度學習來說,最大的優勢在于強大的算力,海量的存儲能力,對于比較精確的、標準化的內容能夠做出快速理解,同時可以分析海量數據,并從中挖掘有價值的數據,這就強調了高算力芯片的重要性。
物流行業的發展產生了大量數據,這些數據關系錯綜復雜,機器學習技術正是處理這些多變量數據,以及能在復雜,動態,甚至混亂的物流環境中提取大數據集內隱性的關系最佳路徑,而機器學習,需要更高一級的AI芯片,美國政府的禁令,將對物流裝備的機器學習能力造成負面影響。
國內的眾多電商快遞相關企業,如京東、淘寶、四通一達、順豐等,都在不斷探索人工智能技術的落地應用,大量設備制造廠商如極智嘉、曠視、快倉等企業,更是將人工智能與物流設備包括機器人、貨架、搬運車輛等結合,從智能設備入手,為整個行業帶來改變。
下一代物流體系的一個主要特性將會是AI+物流,通過人工智能,達到物流裝備的可視化(Visibility)、可理解(Understandability)、可決策(Computability)、可調節(Adaptability)。
ChatGPT等新技術的到來改變了人機交互模式,能夠通過對話的方式實現更好的人機交互,機器智能成為物流新趨勢,大算力芯片成為其內核,大語言模型、視覺感知能力等AI技術,一方面會讓一個單體的設備更加高效和智能,另一方面也能讓人機交互和一些線上的數字化決策變得更加智能。
這就是說,智慧物流裝備都是基于AI構建,美國收緊AI芯片出口對我國人工智能產業及大模型發展的影響可能表現為短期供應短缺和成本上升,從而影響物流裝備的高端“智”造。
以大模型為代表的人工智能發展呈現出技術創新快、應用滲透強等特點,正加速與物流業深度融合,未來將深刻改變物流模式和經濟形態,展現出強大的賦能效應。
從3月百度文心一言大模型發布以來,國內華為盤古、阿里通義、訊飛星火等通用大模型相繼涌現,同時,我國云計算市場也蓬勃發展,具體到企業上,阿里云、天翼云、百度云、華為云、騰訊云等處于國內領先地位,由于短期內GPU在中國市場供應的緊缺,使得這樣的需求只得到了部分滿足,從而影響其發展。
就智慧物流來說,阿里,京東都有自研的AI芯片,而其它物流裝備所需的芯片都可以采用國產。但隨著美中貿易戰的不斷升級,半導全新禁令的不斷推出,短期來看,這種局勢可能會帶來價格波動和供應不穩定,不可預見的成本上升,可能最終將推高智慧物流裝備電子零部件的價格。
從廣義物流角度來說,“聯網汽車”是其中重要細分行業,美國BIS在9月發布草案,計劃對中、俄的聯網汽車相關軟硬件進行限制,一旦生效就意味著巨大的美國市場對中國的車聯網硬件、軟件系統企業關上大門。
結語:中美兩國的緊張關系正在深刻改變全球市場的格局,導致全球科技產業鏈的重構,對智慧物流備裝制造企業來說,意味著未來幾年內,在購買科技產品時將面臨更加復雜的市場環境,而對于我國來說,加強自主創新與技術研發顯然已成為應對外部壓力的關鍵戰略。
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