美國為何禁先進AI晶片輸中 一文看懂

12月，美國政府祭出新一波對華晶片出口禁令，限制用於人工智慧（AI）的高科技晶片出口中國，包括美國製造的高頻寬記憶體（HBM）技術以及外國生產的一些技術。分析認為，新禁令將在短期內切斷中共獲取先進HBM的機會，進一步阻滯中共在AI方面的發展。

美國商務部在新聞稿中寫道，HBM對於大規模AI訓練和推理至關重要，是高級計算積體電路（IC）的關鍵組件。新出口限制適用於美國原產HBM以及根據出口管制及「外國直接產品規則」（FDPR），受美國出口管制條例（EAR）約束的外國產HBM。根據新的HBM許可例外規定，某些HBM將有資格獲得授權。

根據新禁令，HBM2和HBM3、HBM3e等更先進的HBM晶片，以及製造這些HBM晶片的設備都將禁止出口中國。

什麼是高頻寬記憶體？

高頻寬記憶體（HBM）基本上是一疊記憶體晶片，是儲存數據的小組件。與舊技術DRAM（動態隨機存取記憶體）相比，它們可儲存更多資料並更快的傳輸數據，但成本和功耗也更高。

HBM晶片通常用於圖形處理器、高效能運算系統、數據中心和自動駕駛汽車。

為什麼HBM如此重要？

與傳統儲存晶片相比，HBM晶片如此強大的主要原因是儲存空間更大、數據傳輸速度更快。

最重要的是，它們對於AI應用程式（包括生成式AI）是不可或缺的，這些應用程式由AI處理器驅動，例如輝達（Nvidia）和超微半導體（AMD）生產的圖形處理器（GPU）。

由於AI應用程式需要大量複雜的運算，HBM的特性可確保這些應用程式運行順暢，不會出現延遲或故障。

專門研究晶片的研究機構TechInsights副主席哈奇森（G Dan Hutcheson）告訴CNN：「處理器和記憶體是AI的兩個基本組成部分。沒有記憶體記憶，就好像有一個有邏輯的大腦，卻沒有任何記憶。」

HBM是如何製造的？

想像一下將多個記憶體晶片像漢堡一樣層層堆疊。這基本上就是HBM的結構。

聽起來很簡單，但做起來並不容易，這反映在價格上。HBM的單位售價是傳統記憶體晶片的幾倍。

這是因為HBM的高度大約是6根頭髮絲的高度，這意味著堆疊在一起的每一層記憶體晶片需要非常薄，需要一流的製造技術。

專門從事技術的顧問諮詢公司「知識力科技」（Ansforce Inc.）的執行長曲建仲（Jefferey Chiu）說，「每個記憶體晶片在堆疊在一起之前，都需要磨薄到半根頭髮絲的高度，這是非常困難的。」

此外，在將這些記憶體晶片堆疊之前，需要在這些記憶體晶片上鑽孔，以便電線穿過，這些孔的位置和大小需要非常精確。

誰是頂級製造商？

據台北市場研究機構「集邦科技」（TrendForce）發布的研究報告，截至2022年，SK海力士（SK Hynix）占據HBM總市場分額的50%，其次是三星（40%）和美光（Micron，10%）。預計這兩家韓國公司將在2023年和2024年占據HBM市場的相同分額，合計占據約95%的分額。

SK海力士和三星都依賴美國電子設計自動化廠商新思科技（Synopsys）、益華電腦（Cadence，亦稱楷登電子）設計軟體，以及使用美國應用材料公司的半導體設備。

至於美光，該公司高管維迪亞納薩（Praveen Vaidyanatha）說，公司的目標是到2025年將其HBM市場分額提高到20%至25%之間。

這些限制措施將如何影響中共？

最新的出口限制，加上拜登政府在三年內宣布的兩輪先進晶片限制措施，都旨在阻止中共獲得可應用於軍事的關鍵技術。

作為報復，北京對製造半導體和其它高科技設備所必需的鍺、鎵和其它材料元素的出口實施了新限制。

曲建仲告訴CNN：「美國的出口限制將在短期內切斷中國（中共）獲得更高品質HBM的機會。」

雖然中國記憶體供應商也在開發自己的HBM。據報導，今年早些時候，長鑫存儲技術有限公司開始設置能夠批量生產晶片的測試和製造設備。

但HBM通常使用先進的封裝技術，例如台積電的CoWoS，而中國晶片製造商和科技巨頭（包括華為）已經無法使用該技術。