美国的芯片禁令正搬起石头砸自己的脚 | 外交事务

2024-07-24
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作者简介:汉娜·多门(HANNA DOHMEN)是乔治城大学安全与新兴技术中心的研究分析师。

雅各布·费尔德戈伊斯(Jacob Feldgoise)是乔治城大学安全与新兴技术中心的数据研究分析师。

查尔斯·库普昌(CHARLES KUPCHAN)是乔治城大学国际事务教授,也是美国外交关系委员会的高级研究员。

2022年,中美关系日趋紧张,美国拜登政府出台了出口管制措施,以阻止北京获得先进的半导体及其国内生产所需的设备。这些限制措施的公开目标是阻止中国获得尖端人工智能能力,从而实现核武器和常规武器的现代化。美国商务部长吉娜·雷蒙多(Gina Raimondo)坚称,这些管制措施“高度聚焦”于阻止北京的军事发展。但这些措施也可能保护美国相对于中国的技术和经济优势。虽然官方并未将人工智能领域的领先地位作为限制措施的目标,但包括雷蒙多和美国国家安全顾问杰克·沙利文在内的美国官员经常强调,这是美国经济竞争优势的核心,反过来又促进了国家安全。

但芯片管制措施可能无法实现上述任何目标。它们不太可能大幅减缓北京的军事现代化进程,因为其中大部分都可以使用旧芯片完成。在需要尖端人工智能芯片的地方,中国军方可以使用以前进口的芯片、走私的芯片以及国内设计和生产的芯片。在使美国保持技术优势方面,这些管制措施可能会产生更大的影响。通过阻碍中国在经济中开发和部署人工智能的能力,出口限制可能会减缓中国的增长并削弱其竞争力,从而帮助美国保持领先地位。

然而,这种做法带来的好处只是暂时的,而代价却很高。有强烈迹象表明,这些管制措施正在加速中国本土半导体供应链的发展。因此,美国的行动可能只会短期阻碍中国的创新和增长,而在此之后实际上会加速其技术进步。与此同时,美国及其盟国的芯片设备公司已经因为被迫离开中国市场而收入下降,导致研发资金不足。中国的半导体产业可能很快就能迎头赶上,这可能会削弱美国及其盟国对中国的影响力,同时出口管制会增加经济脱钩和地缘政治分裂的风险。

美国目前的战略存在缺陷。华盛顿应该少关注如何减缓中国的发展,而多关注如何提高自身的创新能力。展望未来,美国政府必须利用出口管制带来的中国暂时放缓的机会,在未来的最重要技术领域取得决定性的领先优势。

保持领先

过去十年,中国在人工智能芯片设计、工具和先进制造方面取得了重大进展。美国两家设计公司英伟达(Nvidia)和超微(AMD)在人工智能芯片市场占据领先地位,但中国设计公司华为和比特大陆也取得了长足进步。两家公司分别于2019年和2022年发布了先进芯片,性能规格与美国公司类似。但即使中国公司在芯片设计方面紧跟美国市场领先者,他们在制造先进节点半导体(即驱动人工智能的纳米级芯片)方面仍然落后。目前,中国领先的制造公司——中芯国际集成电路制造有限公司(SMIC)开发的最先进制造工艺生产的芯片落后于最先进水平大约五到六年。此外,中芯国际最好的制造设施仍然严重依赖荷兰、日本和美国的设备,因为中国设备仍然无法生产最先进的芯片。

正如沙利文(Sullivan)在2022年9月所说,美国政府希望保护本国的优势,在推动军事现代化和经济增长的技术领域“尽可能保持领先”。拜登政府致力于确保美国在人工智能领域保持领先地位,主要方法是保持其在开发人工智能系统至关重要的芯片方面的技术优势。雷蒙多(Raimondo)在2023年12月直言不讳地总结了该计划: “美国在人工智能领域领先世界。美国在先进半导体设计领域领先世界,毫无疑问。……我们比中国领先几年。我们绝不会让他们赶上。”这就是出口管制的原因。

芯片管制的益处是暂时的,而成本却很高。

华盛顿的既定目标很明确:阻止中国获取美国工业和安全局(U.S. Bureau of Industry and Security)认为可用于“训练前沿人工智能模型,这些模型在先进战争应用方面具有最大潜力”的芯片。然而,正如沙利文(Sullivan)所解释的那样,保持美国在计算硬件和人工智能方面的领先地位,不仅能够提升其军事优势,还能提高其经济竞争力。尽管拜登政府否认出口管制是为了限制中国的科技或经济发展,但这些限制确实提供了这样做的潜在手段。限制中国获得最先进的芯片,应该会限制中国公司和工程师可用的计算能力,从而阻碍该国开发复杂的人工智能系统并从中获得生产力优势的能力。

拜登政府将其政策描述为“小院子、高围墙”的方法,这意味着严格的限制仅适用于有限的芯片和制造工具。2022年,美国监管机构禁止向中国出口用于构建人工智能模型的最先进芯片以及用于制造这些芯片的设备。2023年,限制措施的漏洞显现后,政府加强了控制,并与盟国协调了限制措施。随着中国公司找到变通办法,以及美国政府发现其减缓中国技术进步的努力存在其他不足之处,该制度可能会继续演变。

华盛顿方面认为,国家安全与经济竞争力密不可分,这是正确的。因此,阻碍中国的军事现代化,确保美国在经济和技术上的竞争力领先中国数步,符合美国的利益。可问题是,出口管制不太可能显著阻碍中国的军事现代化,只会暂时削弱其经济竞争力。

有志者事竟成

华盛顿的出口管制措施对遏制中国的军事现代化作用不大,因为目前大多数武器系统并不依赖受限制的先进芯片。美国监管机构甚至承认了这一点。相反,军事系统优先考虑可靠、经过充分测试的芯片,这些芯片通常是在较旧的设备上制造的。大多数战争武器(坦克、导弹系统甚至无人机)所使用的处理器不在2023年管制范围内,这意味着这些限制对这些武器的性能影响有限。尽管如此,先进芯片确实有一些军事用途;特别是,它们可以加快先进导弹系统和大规模杀伤性武器的设计。

但是,如果中国军方确实需要先进的计算能力来开发武器和训练人工智能模型,那么它很可能能够通过走私芯片和大量性能较低的国产替代品来满足这一需求。2022年,俄罗斯入侵乌克兰后,西方国家对其实施了技术控制,这表明防止规避制裁是一项艰巨的挑战。尽管协调制裁的范围前所未有,但俄罗斯现有的出口管制措施并未阻止其进口大量战略物资,包括美国公司设计的半导体。如果中国的军方及其商业附属机构能够走私3500个英伟达(Nvidia)公司生产的尖端H100人工智能芯片——该公司预计在2024年出货150万个芯片,而走私的芯片仅占其中的0.25%——那么中国的军方只需11分钟就能训练出一个相对先进的大型语言模型。出口管制对中国开发其他类型的人工智能模型的能力影响更小,因为这些模型可以在更少或更旧的芯片上训练。中国还可以使用国产芯片,其中最好的芯片速度大致与英伟达的较佳芯片相当。

出口管制可能会推高中国军事现代化建设的成本,但中国政府在为实现战略目标而投入必要资源方面有着良好的记录。事实上,中国国内半导体产业的进步部分归功于政府对这一领域的持续投资。鉴于全球受控人工智能芯片的扩散、走私的难以防范以及不受控替代品的可用性,美国出口限制对中国军事现代化的影响微乎其微。

机会之窗正在缩小

美国出口管制通过延缓中国人工智能模型的开发和部署,更有可能保持美国的竞争优势。短期内,中国人工智能芯片的库存可能足以满足需求,但这些库存很快就会用完,美国管制措施将开始发挥作用。即使有走私和国内制造的替代品,中国也可能无法获得扩大经济规模所需的先进芯片的大量供应,这可能会使其经济发展速度落后于美国。在北京市开发出先进的半导体工具和芯片制造的国内替代品之前,华盛顿应该拥有优势。然而,这种优势可能只是暂时的。

华盛顿面临的主要问题是,出口管制可能会无意中加速中国国内半导体产业的发展。通过限制中国获得外国制造的芯片和制造工具,这些管制措施正在为中国本土设备、制造能力和人工智能芯片创造新的需求。这种国内需求正在给中国公司施加压力,迫使它们在半导体供应链上下游进行投资与合作。日本、荷兰和美国的公司仍然几乎完全垄断着制造最先进芯片所需的工具。但是,美国出口管制阻止这些公司向中国出售设备,从而创造了一种市场环境,将收入导向中国自己的设备制造商,使这些公司能够投资于生产更先进工具所需的研发活动。

华盛顿应该更专注于提高自身的创新能力。

出口管制可能会刺激中国半导体产业迎头赶上市场领先者。按照目前的进展速度,中国可能很快就能制造出制造先进半导体所需的设备。届时,中国优秀的芯片设计公司将能够利用国内制造能力大规模生产人工智能芯片,并将人工智能技术渗透到整个经济中。中国何时达到这一门槛尚不可知,但美国只有短暂的机会利用这一差距。

行业趋势可能会缩小这一机会窗口。人工智能芯片设计公司正在将多个功能较弱的芯片(称为“小芯片”)连接起来,形成一个性能更高的单一封装,从而能够更好地训练和使用人工智能模型。许多半导体公司正在采用这一策略来降低设计和制造成本,而中国公司也在政府的支持下效仿这一做法。此外,中国和其他国家的AI研究人员正在开发更小、更简单的AI模型,这些模型虽然功能强大,但所需的计算能力却更低。这两项创新可以帮助中国保持AI领域的领先地位,因为中国公司正在努力加快先进芯片制造设备的开发。

与此同时,美国的管制措施将导致美国及其盟国的芯片和工具制造商在中国失去大量业务,导致这些公司可用于研发的资金减少。短期内,影响可能不大。当前的人工智能热潮已经产生了对高性能芯片的需求,而供应却远远不能满足需求;原本Nvidia公司在中国销售的芯片现在改销到其他地方。但从长远来看,退出中国这个巨大市场预计将给西方企业的收入造成重大损失。

出口管制还可能加速全球经济的分化,加深中美之间的地缘政治分歧。更大的院子、更高的围墙会削弱经济上的相互依存,加剧地缘政治上的对抗,有可能使中美两国走上冲突的道路。事实上,芯片管制已经加剧了中美紧张关系,导致中国领导人做出如下判断:美国正在寻求“全方位遏制、包围和压制我们”。

加速创新

未来关键的问题是,华盛顿能否利用出口管制带来的机会之窗,在计算科学领域取得突破性进展,从而改变现有模式。为此,从长远来看,美国最好的选择是促进自身的技术进步和创新能力。

美国政府在《2022年芯片与科学法案》方面取得了良好进展,该法案包括对先进半导体生产、应用研究、原型设计和商业化进行520亿美元的投资。先进的国内制造工厂应使美国半导体研究人员更容易开发和扩展新的前沿技术。此外,国家半导体技术中心(由国家半导体法案资助)正在资助最先进的设施,以促进美国半导体公司与企业、政府和大学研究人员之间的合作。

这些举措是朝着正确方向迈出的重要步伐,但可能还不够。这些举措侧重于加速渐进式创新,而不是投资于下一个重大突破。等到中国国内的芯片生产赶上美国时,美国需要已经转向攻克先进计算的下一个技术前沿。光基计算(使用光子处理数据)和神经形态计算(采用模仿人脑的运算)是下一代计算范式的两个有前途的候选方案。此外,量子计算(使用亚原子粒子处理信息)将极大加速某些应用的计算速度。这些新兴技术有望以空前的速度进行计算,且能耗更低,从而促进科学发现、产业转型和军队现代化。华盛顿现在必须通过资助基础研究、扩大劳动力发展计划和投资国内制造业生态系统来推进这些“登月计划”技术。

在与北京竞争时,推动美国创新应该是华盛顿的首要任务。鉴于中国的规模、经济实力和科学水平,美国政府阻止其竞争对手的技术发展的能力有限。相反,美国应该集中精力发展自己的创新能力,保持在人工智能和下一代关键技术的领先地位。

文章仅供交流学习,不代表日新说观点。

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