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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(guān)技術(shù),進一步限制中國人工智能和先進半導體的發(fā)展,此舉對我國智慧物流的發(fā)展將產(chǎn)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(yè)的第三次大規(guī)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(yè)被加入其中,基本涵蓋了芯片制造相關(guān)關(guān)鍵領(lǐng)域的中國企業(yè);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(chǎn)品進行限制。
這是從芯片到制造工具全產(chǎn)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(zhàn)略性出口管控,深入到關(guān)鍵的半導體設備制造環(huán)節(jié),多維度控制AI和半導體的設計生產(chǎn)。
首先是對生產(chǎn)先進節(jié)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(fā)或生產(chǎn)先進節(jié)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(chǎn)效率的軟件,或使較低端設備能夠生產(chǎn)先進芯片的軟件。
限制電子計算機輔助設計(ECAD)和技術(shù)計算機輔助設計(TCAD)軟件和技術(shù)的使用,如果這些軟件被用于中國澳門和其他中國區(qū)域的先進節(jié)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(quán)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(chǎn)過程中的核心工具:有各類設備才能建設產(chǎn)線生產(chǎn)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(yè)內(nèi)調(diào)侃為“光榮榜”,大部分是設備和軟件相關(guān)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(nèi)知名的設備廠商,如北方華創(chuàng)、盛美半導體等。
意味著這些企業(yè)在采購美國相關(guān)技術(shù)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(yè)進口海外產(chǎn)品、設備、技術(shù)、軟件造成障礙,限制中國先進半導體技術(shù)及相關(guān)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(jié)點技術(shù)相關(guān),限制這些實體獲取可能用于生產(chǎn)先進節(jié)點集成電路的外國生產(chǎn)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(fā)。
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(guān)設備技術(shù),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(shù)的核心組成部分,也是大規(guī)模人工智能訓練和推理的重要基礎(chǔ)部件,是高性能集成電路的關(guān)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(nèi)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(chǎn)品?。具體來說,只要產(chǎn)品中包含任何一個使用美國技術(shù)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(guān)企業(yè)出口半導體,同時也對我國與第三國的半導體貿(mào)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(shù)和軟件,或者含有利用美國技術(shù)或軟件的部件,也受到相應限制,不僅進口受限,國產(chǎn)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(chǎn)的HBM以及根據(jù)先進計算外國直接產(chǎn)品規(guī)則受EAR約束的外國/地區(qū)生產(chǎn)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(huán)節(jié)和AI高性能芯片(先進制程)仍是關(guān)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(guān)兩用物質(zhì)對美國出口管制。兩用物質(zhì),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(chǎn)業(yè),同時也是半導體產(chǎn)業(yè)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(guān)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(chǎn)國,占比60%,這些物資廣泛應用于半導體制造、激光技術(shù)、光纖通訊以及軍事領(lǐng)域,中國禁令的實施無疑將引發(fā)連鎖反應,據(jù)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(guān)的常用涂層材料,這一舉措可能導致美國在這些領(lǐng)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(shù)半導體,高科技尖端產(chǎn)品的同時,我們也要封禁美國獲得高科技生產(chǎn)核心原材料的能力,切斷對美出口這些關(guān)鍵金屬,而這些金屬對全球半導體及其他高科技產(chǎn)業(yè)的供應至關(guān)重要。
二是我國半導體、互聯(lián)網(wǎng)、通信企業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)這四大協(xié)會共同發(fā)布聲明,強調(diào)美國芯片的不可靠、不安全,推動相關(guān)行業(yè)的國內(nèi)企業(yè),謹慎采購美國芯片。這里的審慎采購,是從產(chǎn)業(yè)鏈和供應鏈被制裁威脅的角度出發(fā)得出的結(jié)論,而相關(guān)企業(yè)總數(shù)達到 6,400 家。
不可否認,我國行業(yè)協(xié)會,有一定的半官方屬性,四大行業(yè)協(xié)會以類似的措辭,發(fā)表相同的觀點,同一時間發(fā)布,這是僅次于國家部委強行政令的行業(yè)指引政策。
就是說,美國想要常規(guī)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(guī)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(zhì)出口管制,后者是四大協(xié)會共同聲明,不僅核心金屬材料不讓你進口了,而且你生產(chǎn)的龐大的芯片產(chǎn)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(fā)人工智能的能力、削弱中國本地化先進半導體生態(tài)系統(tǒng),減緩中國在全球高端芯片產(chǎn)業(yè)的崛起,并進一步遏制中國在科技領(lǐng)域的自主創(chuàng)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(zhàn)略博弈的進程當中,是非常重要和關(guān)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(nèi)在半導體設備和零部件環(huán)節(jié)持續(xù)推進突圍,加大自主創(chuàng)新和研發(fā)力度,努力打造自主可控的半導體產(chǎn)業(yè)鏈,以應對潛在的外部風險,占據(jù)我國使用場景90%以上的常規(guī)芯片都可以用國產(chǎn)來替代。
比如汽車領(lǐng)域,14納米28納米以下的芯片,國產(chǎn)的完全可以替代美國芯片的性能,因此,部分受制企業(yè)作出回應,表示影響有限,同時,受影響的中國企業(yè)紛紛調(diào)整供應鏈戰(zhàn)略,尋求國產(chǎn)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(nèi)存的基礎(chǔ)上依然實現(xiàn)了高性能計算能力,這表示中國或已通過技術(shù)儲備規(guī)避部分限制。
同時,也要看到我國半導體技術(shù)的局限性,比如?先進封裝技術(shù)的崛起?是半導體行業(yè)的一個重要趨勢,AI芯片產(chǎn)業(yè)鏈上一大瓶頸是CoWoS先進封裝技術(shù)。先進封裝技術(shù)不僅能提高晶體管密度,還能優(yōu)化芯片組件及其互連部件的排列,減少延遲,優(yōu)化處理能力和效率,這種技術(shù)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(shù)臺積電一枝獨秀。
目前,像H100、H200這種高性能產(chǎn)品,中國算力芯片設計公司完全可以設計,但受限于國內(nèi)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(yè)代工,隨后也有消息稱三星態(tài)度亦是如此,皆因收到美國政府的信函。
不過我國很多企業(yè)已經(jīng)適應了這種環(huán)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(chǎn)業(yè)的韌性,普遍的態(tài)度是這種管制會變相加速國產(chǎn)自研進度,之前的SoC、現(xiàn)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(yè)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(shù)發(fā)展等。雖然短期內(nèi)部分企業(yè)可以通過加強與國內(nèi)供應商的合作來緩解影響,但若要長期穩(wěn)步發(fā)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(shù)的依賴。
我國半導體設備、材料、EDA/IP的市場空間巨大,在國內(nèi)企業(yè)擴產(chǎn)、政策支持的推動下,技術(shù)封鎖和貿(mào)易壁壘將迫使我國加速自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈布局,從長期來看,完全自主開發(fā)從設計到生產(chǎn)的高性能芯片系統(tǒng)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(shù)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(xù)擴大,美國對華管制措施的隨意性對美國企業(yè)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(guān)美企總計因此“蒸發(fā)”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(diào)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(guān)行業(yè)發(fā)展,無疑會對行業(yè)上下游造成沖擊,其中包括智慧物流行業(yè)。
人工智能技術(shù)給物流行業(yè)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(xiàn)有的倉儲、運輸、配送等物流作業(yè)的模式;另一方面,通過智能技術(shù)或算法驅(qū)動軟件系統(tǒng)來提高效率,如車隊管理系統(tǒng)、倉儲現(xiàn)場管理、設備調(diào)度系統(tǒng)、訂單分配系統(tǒng)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(yè)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(yè),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(fā)阻力加大。
總體來說,我國智慧物流行業(yè),起步較晚,發(fā)展較快,從物流裝備到運輸工具,對美國的產(chǎn)品、對美國的零部件沒有結(jié)構(gòu)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(shù)領(lǐng)域的發(fā)展,特別是在人工智能、超算和5G等前沿技術(shù)的應用中,工信部于10月20日披露,我國人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增長,企業(yè)數(shù)量已超4400家,因此,受影響的范圍也不小。
美國對高寬帶內(nèi)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(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵力量,目前,在生成式AI大模型等前沿領(lǐng)域的強勁驅(qū)動下,HBM產(chǎn)業(yè)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(shù),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(chǎn)業(yè)發(fā)展較快,主流產(chǎn)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(shù)據(jù)的AI和高性能計算(HPC)應用至關(guān)重要,對于空間受限的設備,是一個巨大的優(yōu)勢。
目前,HBM市場格局集中,SK海力士占據(jù)主導地位,占率預計為53%,三星市占率38%、美光市占率9%,國產(chǎn)化率幾乎為0,美光作為美國本土企業(yè),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(nèi)對于HBM的管制有所預期,此前國內(nèi)相關(guān)企業(yè)已經(jīng)在提前采購囤積HBM,同時也將會促使中國企業(yè)尋找替代方案,加速國產(chǎn)化進程,國產(chǎn)HBM正處于0到1的突破期。
中國已經(jīng)在加強自身的芯片研發(fā)能力,逐步減少對美國技術(shù)的依賴。國內(nèi)的存儲芯片廠商也在加速研發(fā)追趕中,長鑫存儲被視為國內(nèi)在HBM技術(shù)發(fā)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(fā)了HBM樣品,并向潛在的客戶展示;長鑫存儲已經(jīng)開始準備必要設備,計劃制造自己的HBM高帶寬內(nèi)存,以滿足迫切的AI、HPC應用需求。
武漢新芯正在建設月產(chǎn)能3000片晶圓的12英寸工廠,專門針對HBM的生產(chǎn),此外,武漢新芯還發(fā)布了高帶寬存儲芯粒先進封裝技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)線建設的招標項目,計劃利用三維集成多晶圓堆疊技術(shù),打造更高容量、更大帶寬、更小功耗的國產(chǎn)高帶寬存儲器(HBM)產(chǎn)品。
中美科技競爭的核心是半導體產(chǎn)業(yè),而半導體產(chǎn)業(yè)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(huán)節(jié),也是競爭的基礎(chǔ)。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(xiàn)尤為出色。
整體來說,人工智能是加速物流行業(yè)向智慧物流時代邁進的新引擎,聚焦于智能搜索、倉儲規(guī)劃、智能運輸配送、機器人等領(lǐng)域,以AI技術(shù)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(shù)據(jù)挖掘、深度學習為基礎(chǔ)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(shù)據(jù)驅(qū)動物流”成為現(xiàn)實。
機器學習、自動控制等技術(shù)的應用,將極大地提升設備的智能化運行能力;路徑規(guī)劃、機器視覺等技術(shù),將賦予運輸設備更多的智能;數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù),能夠?qū)x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(lián)動,實現(xiàn)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(shù)據(jù)處理技術(shù)是物流行業(yè)數(shù)字業(yè)務轉(zhuǎn)向智能化的關(guān)鍵,對于機器智能尤其是現(xiàn)在的深度學習來說,最大的優(yōu)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(nèi)容能夠做出快速理解,同時可以分析海量數(shù)據(jù),并從中挖掘有價值的數(shù)據(jù),這就強調(diào)了高算力芯片的重要性。
物流行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)關(guān)系錯綜復雜,機器學習技術(shù)正是處理這些多變量數(shù)據(jù),以及能在復雜,動態(tài),甚至混亂的物流環(huán)境中提取大數(shù)據(jù)集內(nèi)隱性的關(guān)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(nèi)的眾多電商快遞相關(guān)企業(yè),如京東、淘寶、四通一達、順豐等,都在不斷探索人工智能技術(shù)的落地應用,大量設備制造廠商如極智嘉、曠視、快倉等企業(yè),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(jié)合,從智能設備入手,為整個行業(yè)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(diào)節(jié)(Adaptability)。
ChatGPT等新技術(shù)的到來改變了人機交互模式,能夠通過對話的方式實現(xiàn)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(nèi)核,大語言模型、視覺感知能力等AI技術(shù),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(shù)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(gòu)建,美國收緊AI芯片出口對我國人工智能產(chǎn)業(yè)及大模型發(fā)展的影響可能表現(xiàn)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(fā)展呈現(xiàn)出技術(shù)創(chuàng)新快、應用滲透強等特點,正加速與物流業(yè)深度融合,未來將深刻改變物流模式和經(jīng)濟形態(tài),展現(xiàn)出強大的賦能效應。
從3月百度文心一言大模型發(fā)布以來,國內(nèi)華為盤古、阿里通義、訊飛星火等通用大模型相繼涌現(xiàn),同時,我國云計算市場也蓬勃發(fā)展,具體到企業(yè)上,阿里云、天翼云、百度云、華為云、騰訊云等處于國內(nèi)領(lǐng)先地位,由于短期內(nèi)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(fā)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(chǎn)。但隨著美中貿(mào)易戰(zhàn)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(wěn)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(lián)網(wǎng)汽車”是其中重要細分行業(yè),美國BIS在9月發(fā)布草案,計劃對中、俄的聯(lián)網(wǎng)汽車相關(guān)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(lián)網(wǎng)硬件、軟件系統(tǒng)企業(yè)關(guān)上大門。
結(jié)語:中美兩國的緊張關(guān)系正在深刻改變?nèi)蚴袌龅母窬郑瑢е氯蚩萍籍a(chǎn)業(yè)鏈的重構(gòu),對智慧物流備裝制造企業(yè)來說,意味著未來幾年內(nèi),在購買科技產(chǎn)品時將面臨更加復雜的市場環(huán)境,而對于我國來說,加強自主創(chuàng)新與技術(shù)研發(fā)顯然已成為應對外部壓力的關(guān)鍵戰(zhàn)略。
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