大陆失去7nm芯片，国产AI芯片将会怎样？

　　半导体领域的“硝烟”从未淡去，谁能想到此次宣布“断供”的竟是台积电……

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　　传台积电“断供”7nm AI芯片

　　据行业消息透露，台积电已经向目前所有中国大陆AI芯片客户发送正式电子邮件，宣布自下周（11月11日）起，将暂停向中国大陆AI/GPU客户供应所有7纳米（nm）及更先进工艺的芯片。

　　据中国台媒报道，美国商务部给台积电总部发文，要求其自11月11日起切断与中国大陆和中国澳门地区公司的合作，禁止供应7nm及更先进制程的芯片（不包含中国香港地区），文件中还列出多条禁止合作的要求，其中一条是所有涉及AI应用方面的芯片均不能供应。

　　一位中国存储芯片人士表示，他服务的客户在11月7日收到了台积电邮件，该客户称台积电将于11月11日断供。

　　不过，有消息称美国尚未正式出台相关限制文件，目前还在与台积电就相关限制细则进行谈判，最终出台新规的时间以及具体限制范围尚不确定。

　　值得一提的是一家国产算力芯片企业的股东人士向《科创板日报》记者证实了今日（11月8日）媒体报道中提及的部分情况。

　　上述人士表示，今日（11月8日）不仅是台积电，同时三星也向他所投资的企业发送了邮件，邮件中称其均在核查所有客户的投片资质。

　　该人士强调，不过事实并非网传的11月11日起切断向客户供应7nm代工，而是要求配合核查。

　　“不过三星那边给企业透露的消息是，接下来很可能要禁止，但具体禁止哪些范围的产品，还要等待通知。”上述消息人士如是称。

　　而且虽然全网都能看到7nm AI芯片“断供”的新闻，但目前尚未看到具体的电子或纸质通知出现，不过另一个加深“断供”担忧的则是11月8日午后，就网传“停供”传闻，台积电回应媒体称：“对于传言，台积公司不予置评。台积公司遵纪守法，严格遵守所有可使用的法律和法规，包括可适用的出口管制法规。”

　　显然，“不予置评”4个字放在当前的语境下，明显会让人解读为利空因素了。

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　　谁给台积电“断供”底气

　　AI时代，7nm AI芯片需求全面爆发，作为全球主要的7nm AI芯片代工企业，台积电自然充分分享了市场红利。

　　在AI芯片领域，7nm是使用最普遍的制程工艺，这主要是由于该制程工艺拥有极高的集成度，7nm制程工艺能够在相同面积的芯片上集成更多的电路和晶体管，这对于AI芯片来说至关重要。因为AI算法复杂，需要处理的数据量大，更高的集成度意味着可以容纳更多的计算单元和存储单元，从而提升芯片的整体性能。

　　同时，7nm芯片在功耗上也拥有相当大的优势，相比之前的16nm或14nm工艺，7nm工艺能够显著降低芯片的功耗，这对于需要长时间运行的AI设备来说尤为重要。低功耗不仅可以延长设备的续航时间，还可以减少发热量，提高设备的稳定性和可靠性。

　　而在性能方面，7nm制程工艺使得电路的线宽更小，信号传输和处理速度更快，因此芯片的频率可以更高，性能更强。这对于处理复杂AI任务来说至关重要，能够提供更出色的计算能力和响应速度。

　　只不过7nm制程工艺对制造设备和工艺技术的要求非常高，需要投入大量的研发资金和技术力量。同时，制造过程中需要克服许多技术难题，如良品率控制、工艺稳定性等，较高的门槛使得众多芯片代工厂只能对7nm AI芯片市场“无能为力”。

　　随着生成式人工智能应用需求的激增，台积电的7nm及更先进制程技术带来了显著的营收增长。仅2024年第一季度，台积电的7nm制程收入占比达到19%，并且预计未来几年AI相关营收将继续保持高增长。

　　而台积电是全球最早量产7nm工艺的厂商之一，并且在EUV光刻技术上处于领先地位，这使得其在性能提升和功耗降低方面具有明显优势。这种技术领先优势不仅吸引了众多国际大客户，也为台积电带来了持续的技术壁垒。

　　凭借先进的7nm工艺技术，台积电赢得了大量AI芯片订单，这其中就包括英伟达的A100和H100等高性能GPU芯片。这不仅提升了台积电在全球半导体代工市场的领导地位，也进一步巩固了其在高端制程技术领域的竞争优势。

　　而拿下全球众多芯片企业代工订单的同时，7mn及以下先进制程业务也成为了台积电收入的重头戏。根据台积电最新财报显示，截止2024Q3，7nm及以下先进制程占晶圆总收入的69%。下游场景方面，2024Q3 台积电 HPC、智能手机、IoT、汽车、数字消费电子分别占比 51%/34%/7%/5%/1%，其中高性能计算主要受益于全球各大云厂商及 AI 厂商对于高端算力的需求持续增长。CEO 黄仁勋表示“每位客户都希望拿到更多的产品”。

　　台积电在2024扩大了对晶圆代工 2.0（foundry2.0）的定义，包括封装、测试、光罩制作、IDM（存储除外）。根据新定义，台积电 2023 年在晶圆代工市场的市占率约 28%，台积电预计该市场在 2024 年同比增长接近10%。

　　而在收入结构按地区划分的话，截止2024年第三季度，根据台积电公布的财报，该季度营收中，美国客户占台积电收入的71%，而中国大陆企业贡献为11%。从这个角度看，即便是全部“断供”也不至于伤筋动骨，何况只是对7nm AI芯片，对台积电整体营收的影响会更小。

　　同时，为了降低对单一地区或客户的依赖，台积电可能会继续推进其全球化战略，以加强与全球其他地区的客户合作，目前，台积电已计划在美国、日本和欧洲等地新建晶圆厂，以满足不断增长的AI和高性能计算（HPC）需求。

　　这种全球化的扩展策略有助于台积电更好地服务全球客户，并进一步提升其市场影响力，只不过作为需求方，一旦真的出现“断供”，我国众多AI芯片企业恐怕需要直面压力了。

　　03

　　国内AI芯片市场迎来严峻考验

　　在台积电“断供”之前，已经有多款国内AI芯片采用了台积电的生产工艺，特别是7nm工艺。这些芯片涵盖了多个领域，如数据中心、自动驾驶、图像处理等。随着台积电“断供”政策的实施，国内AI芯片厂商将面临严峻的挑战。

　　不过由于商业机密和合同约束等原因，一些具体的代工信息可能并未公开或广泛报道，但我们始终可以通过台积电获得的订单以及国内部分半导体芯片企业披露的采购信息，看出一些端倪。

　　据台媒《电子时报》2023年7月的报道，有消息人士表示，2023年一季度以来，中国大陆的 AI 芯片设计公司正在扩大台积电 7nm 工艺的芯片订单。消息人士指出，中国大陆 AI HPC（高性能计算）芯片供应商目前并未受到相关限制，至少有数十家公司正在继续研发。其中阿里平头哥和中兴微电子自年一季度以来就扩大了对台积电 7nm 芯片的订单。

　　报道称，平头哥与台积电合作紧密，高层多次赴台与台积电洽谈合作。平头哥前期投片并不多，单子 2022 年四季度开始扩张，今年逐季成长，下半年订单规模可能达到上半年的两倍。

　　中兴微电子在 2023 年一季度投片规模翻倍，二季度再次实现翻倍，已成为台积电在大陆市场的前三大客户之一，也是整体HPC平台的重要客户之一。

　　而反过来，国内一些AI芯片企业同样在披露其产品制程工艺节点和采购时，会透露是否有采用台积电供货，从目前来看，寒武纪其部分产品采用了台积电的7nm制程技术，而比特大陆之前因涉及违规操作而被台积电暂停供货，这可能影响了双方的合作关系。但在此之前，比特大陆及其子公司确实曾从台积电采购过7nm AI芯片。

　　部分国产AI芯片生产方情况

　　除此之外，华为昇腾、寒武纪、海光信息等国产芯片厂商都有让台积电代工旗下产品，一旦大规模“断供”，必然引发连锁反应，毕竟国内AI PC、HPC等终端设备都是等着这些芯片的。

　　同时，作为中国大陆领先的半导体代工厂商，中芯国际在14nm及以下制程方面有一定的技术积累，并在7nm芯片代工方面取得了显著进展。根据多方透露的信息显示，中芯国际已经成功实现了7nm工艺的初步量产，并且在2022年发布了名为N+2的7nm工艺节点，并开始批量生产。而国内另一家巨头华虹半导体在特色工艺和先进制程方面有着丰富的经验和技术实力，其在12英寸晶圆生产线上的布局和产能扩张，为AI芯片的生产提供了有力支持。

　　不过目前，全球范围内能够提供7nm及以下先进制程代工服务的厂商仍然有限。中芯国际虽然在这方面取得了一定进展，但与台积电、三星等领先厂商相比，其市场份额和代工能力仍然有限。

　　相较完整替代7nm生产，国内AI芯片企业未来可能会寻求与其他国家或地区的代工厂合作，或者通过技术引进和合作开发来获得代工支持。部分企业有可能会选择自建生产线或与封装厂商合作，以实现从设计到生产的全流程国产化，进而推动国产替代。

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　　用本土先进封装曲线打破封锁

　　海外高性能芯片管制加强的风险不断加大，AI 芯片自主可控已成大势所趋。

　　一直以来，美对高性能芯片出口限制就在不断加强，英伟达先进芯片供应受阻。

　　第一阶段，切断A100及性能更优的芯片供应:2022年10月7日，美国商务部文件提出对先进计算集成电路的出口限制规则 ECCN 3A090 和 4A090，当时英伟达热卖的 A100 芯片精准落入限制范围。

　　不过为应对出口管制，禁令发布一个月后，英伟达推出替代版A800。对于随后推出的 H100，英伟达也如法炮制推出替代版H800，以避免贸易限制。

　　第二阶段，扩大管治范围，替代版供应也受限:2023年10月17日，美国商务部发布新的管制规则，如果芯片超过 ECCN 3A090 中标定的两个参数，3A090.a(“总处理性能”)和 3A090.b(“性能密度”)之一，出口就会受到限制。新规则实际扩大了管制范围，A800和H800 也被纳入出口管制范围。此外英伟达其他产品也受到了影响，包括推理领域的L40、L40S 和消费领域的 RTX4090。

　　2023年11月16日，英伟达又推出特供中国的 GPU 芯片:H20、L20L2，以及针对消费市场的平替 RTX 4090D。

　　
AI 芯片性能和美国禁令情况分析

　　英伟达 H20 为目前可在中国销售的最高性能产品。基于 FP16 Tensor Core的浮点计算能力(FP16 Tensor Core FLOPs)，理论上 H100 比 H20 的速度快 6.68倍。虽然 H20 性能大减，但在国产 AI 芯片供应不足的情况下，中国互联网厂商或许也不得不采购 H20 芯片。SemiAnlaysis 预测英伟达有望在 2025 财年交付超过100 万个 H20 芯片，预计每个芯片售价为 1.2-1.3 万美元。

　　在中美竞争背景下，先进 EUV 光刻机的禁令为国产芯片制程迭代带来巨大阻力。先进封装为超越摩尔定律另辟蹊径，有望助力国产半导体产业“弯道超车”。

　　先进封装通过多颗芯粒和基板的2.5D13D 集成，突破单芯片光刻面积的限制和成品率随面积下降的问题，成为进一步提升芯片性能的可行路径。

　　而且，集成芯片技术是一条不单纯依赖尺寸微缩路线提升芯片性能的重要途径，在短期内难以突破自主EUV光刻机和先进节点制造工艺的情况下，最终提供一条利用自主低世代集成电路工艺实现跨越 1-2 个工艺节点的高端芯片性能的技术路线！

　　编辑｜张毅

　　审核｜吴新

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