GPU性能到制程工艺技术

参考文献链接

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https://mp.weixin.qq.com/s/wWCxTwibJ70Da-OdfwCYlw

消费级GPU运行1760亿参数大模型

一、GPU投资逻辑框架 

1.1 GPU∶专用计算时代的刚需 

1.2 GPU投资地图∶ 寡头垄断下高速发展 

1.3 GPU产业链纵深∶纺锤状的三大路线

1.4 GPU产业链∶先进制程数字芯片产业链 

二、详解GPU∶专用计算时代的画师

2.1 GPU的构成∶ 微架构、API 

2.2 "XPU"的竞争∶ GPU对比CPU、FPGA、ASIC 

2.3 以史为镜∶ 分析GPU微架构、制程、API发展趋势 

2.4 GPU供需分析∶ 5大驱动力，2大生产方式

三、知己知彼∶ GPU的全球格局与行业龙头 

3.1 GPU市场规模和格局∶寡头垄断下的高增长

3.2 GPU三寡头∶NVIDIA，AMD，英特尔 

3.3 GPU IP巨头∶ ARM，Imagination 

3.4 移动GPU∶高通Adreno、苹果A系列

四、国产GPU自主之路∶ 详解国产GPU 

4.1 GPU国产化分析∶ 严重依赖进口

4.2 详解国产GPU龙头∶景嘉微、芯原

4.3 国产GPU其他厂商

语言模型的规模一直在变大，PaLM 有 540B 参数，OPT、GPT-3 和 BLOOM 有大约 176B 参数，模型还在朝着更大的方向发展。

 

 这些模型很难在易于访问的设备上运行。例如，BLOOM-176B 需要在 8 个 80GB A100 GPU（每个约 15000 美元）上运行才能完成推理任务，而微调 BLOOM-176B 则需要 72 个这样的 GPU。PaLM 等更大的模型将需要更多的资源。

我们需要找到方法来降低这些模型的资源需求，同时保持模型的性能。领域内已经开发了各种试图缩小模型大小的技术，例如量化和蒸馏。
BLOOM 是去年由 1000 多名志愿研究人员在一个名为「BigScience」的项目中创建的，该项目由人工智能初创公司 Hugging Face 利用法国政府的资金运作，今年 7 月 12 日 BLOOM 模型正式发布。
使用 Int8 推理会大幅减少模型的内存占用，却不会降低模型的预测性能。基于此，来自华盛顿大学、Meta AI 研究院等（原 Facebook AI Research ）机构的研究员联合 HuggingFace 开展了一项研究，试图让经过训练的 BLOOM-176B 在更少的 GPU 上运行，并将所提方法完全集成到 HuggingFace Transformers 中。

 

 

• 论文地址：https://arxiv.org/pdf/2208.07339.pdf
• Github 地址：https://github.com/timdettmers/bitsandbytes

该研究为 transformer 提出了首个数十亿规模的 Int8 量化过程，该过程不会影响模型的推理性能。它可以加载一个具有 16-bit 或 32-bit 权重的 175B 参数的 transformer，并将前馈和注意力投影层转换为 8-bit。其将推理所需的内存减少了一半，同时保持了全精度性能。
该研究将向量量化和混合精度分解的组合命名为 LLM.int8()。实验表明，通过使用 LLM.int8()，可以在消费级 GPU 上使用多达 175B 参数的 LLM 执行推理，而不会降低性能。该方法不仅为异常值对模型性能的影响提供了新思路，还首次使在消费级 GPU 的单个服务器上使用非常大的模型成为可能，例如 OPT-175B/BLOOM。

 

 方法简介

机器学习模型的大小取决于参数的数量及其精度，通常是 float32、float16 或 bfloat16 之一。float32 (FP32) 代表标准化的 IEEE 32 位浮点表示，使用这种数据类型可以表示范围广泛的浮点数。FP32 为「指数」保留 8 位，为「尾数」保留 23 位，为数字的符号保留 1 位。并且，大多数硬件都支持 FP32 操作和指令。
而 float16 (FP16) 为指数保留 5 位，为尾数保留 10 位。这使得 FP16 数字的可表示范围远低于 FP32，面临溢出（试图表示一个非常大的数字）和下溢（表示一个非常小的数字）的风险。
出现溢出时会得到 NaN（非数字）的结果，如果像在神经网络中那样进行顺序计算，那么很多工作都会崩溃。bfloat16 (BF16) 则能够避免这种问题。BF16 为指数保留 8 位，为小数保留 7 位，意味着 BF16 可以保留与 FP32 相同的动态范围。
理想情况下，训练和推理应该在 FP32 中完成，但它的速度比 FP16/BF16 慢，因此要使用混合精度来提高训练速度。但在实践中，半精度权重在推理过程中也能提供与 FP32 相似的质量。这意味着我们可以使用一半精度的权重并使用一半的 GPU 来完成相同的结果。
但是，如果我们可以使用不同的数据类型以更少的内存存储这些权重呢？一种称为量化的方法已广泛用于深度学习。
该研究首先在实验中用 2-byte BF16/FP16 半精度代替 4-byte FP32 精度，实现了几乎相同的推理结果。这样一来，模型减小了一半。但是如果进一步降低这个数字，精度会随之降低，那推理质量就会急剧下降。
为了弥补这一点，该研究引入 8bit 量化。这种方法使用四分之一的精度，因此只需要四分之一模型大小，但这不是通过去除另一半 bit 来实现的。

 

 两种最常见的 8-bit 量化技术为 zero-point 量化和 absmax（absolute maximum）量化。这两种方法将浮点值映射为更紧凑的 int8（1 字节）值。

例如，在 zero-point 量化中，如果数据范围是 -1.0——1.0，量化到 -127——127，其扩展因子为 127。在这个扩展因子下，例如值 0.3 将被扩展为 0.3*127 = 38.1。量化通常会采用四舍五入（rounding），得到了 38。如果反过来，将得到 38/127=0.2992——在这个例子中有 0.008 的量化误差。这些看似微小的错误在通过模型层传播时往往会累积和增长，并导致性能下降。

 

 虽然这些技术能够量化深度学习模型，但它们通常会导致模型准确率下降。但是集成到 Hugging Face Transformers 和 Accelerate 库中的 LLM.int8()，是第一种即使对于带有 176B 参数的大型模型 (如 BLOOM) 也不会降低性能的技术。

LLM.int8()算法可以这样解释，本质上，LLM.int8()试图通过三个步骤来完成矩阵乘法计算：

• 从输入隐藏状态中，按列提取异常值(即大于某个阈值的值)。
• 将 FP16 中的异常值与 int8 中的非异常值进行矩阵乘法。
• 在 FP16 中对非异常值进行去量化，将异常值和非异常值相加，得到完整的结果。

这些步骤可以在下面的动画中总结：

 

 最后，该研究还关注了一个问题：速度比原生模型更快吗？

LLM.int8() 方法的主要目的是使大型模型更易于访问而不会降低性能。但是，如果它非常慢，那么用处也不大了。研究团队对多个模型的生成速度进行了基准测试，发现带有 LLM.int8() 的 BLOOM-176B 比 fp16 版本慢了大约 15% 到 23%——这是完全可以接受的。而较小的模型（如 T5-3B 和 T5-11B）的减速幅度更大。研究团队正在努力提升这些小型模型的运行速度。

超级独角兽，估值200亿

广东珠海，刚刚跑出一个超级独角兽。

投资界获悉，光伏硅片标杆企业--广东高景太阳能科技有限公司（简称“高景太阳能”）完成25.15亿元B轮融资。由中金资本领投，新特能源、中信金石、海通开元、广东粤科、华登国际、华民投、金浦智能、钛信资本等知名投资机构与产业投资人共同参与了本轮投资。至此，高景太阳能累计融资超50亿，最新估值达200亿元。

高景太阳能，背后站着一位吉林大学校友——徐志群。自参加工作起，徐志群一直浸润在半导体和光伏材料领域，曾担任光伏龙头公司晶科能源的首席运营官。而后，IDG资本与业内资深团队及珠海华发集团共同创立了高景太阳能，徐志群出任公司董事长兼总经理。一路走来，高景太阳能身后除了老股东IDG资本、珠海华发集团，还集结了一支豪华投资方队伍。

高景太阳能的崛起只是一个序幕。众所周知，以新能源的发展为驱动力，各个产业的技术、装备、价值链以及相关的生态基础都会经历一场 “绿色工业革命”。如今，VC圈无人不投新能源，珠海这座“浪漫之城”正在努力打造新能源产业重镇。浩浩荡荡，更多珠海本土新能源独角兽正在路上。

从吉林到珠海

他干出一个新能源独角兽

这是一个吉林大学校友南下创业的故事。

时间回到1990年，徐志群从吉林大学毕业，正式踏入职场。半导体材料与化学专业的他，先后在河南、辽宁、上海等城市工作，待过的公司有中国四佳半导体材料有限公司、圣戈班石英（锦州）有限公司、上海通用硅晶体材料有限公司、海润太阳能科技有限公司等半导体材料和晶硅材料公司。在这期间，徐志群负责过技术到生产环节的工作，积累了丰富的经验。

2008年，徐志群进入成立没多久的光伏公司晶科能源，担任副总裁兼晶圆事业部总经理。此后数年，徐志群一头扎进技术研发，曾带领团队获得了近数十项发明专利。其中，徐志群研发的“一种浆料的回收方法”，被晶科能源采用，并帮助公司大大降低了浆料的回收成本。徐志群多年的付出得到了晶科能源高层的高度认可，曾晋升为公司首席运营官。

2020年12月，徐志群离开了晶科能源，与IDG资本、珠海华发集团共同创立了高景太阳能，主要开展大尺寸硅片及硅棒研发制造业务。公司成立之后，在光伏行业摸爬滚打多年的徐志群，敏锐地察觉到整个行业将进入N型、大尺寸、薄片化硅片时代，这对硅片的生产规模和技术门槛有着更高的要求。于是，高景太阳能聚焦大尺寸光伏硅片的研发制造，突破并掌握大尺寸、薄片化等方面多项核心技术。

刚成立不久，高景太阳能便签约了一个超级大单。2020年12月，在澳珠企业家峰会开幕式上，珠海市国资委与高景太阳能签署了光伏新能源项目投资落地合作协议，总投资约170亿元。按照协议，高景太阳能50GW光伏大硅片项目及销售中心等将落地珠海市。

同时，高景太阳能在硅料市场疯狂扫货。2021年3月，全资子公司青海高景太阳能与新特能源股份有限公司及其2家子公司签署《战略合作买卖协议书》，按照协议约定，分四年，新特能源向青海高景销售原生多晶硅15.24万吨，协议总金额约219.44亿元。2021年6月，还在IDG资本牵线下，其被投爱旭太阳能向高景太阳能采购3500万片硅片，帮助高景太阳能锁定下游优质客户。

准备好了原材料、锁定了下游客户，高景太阳能抓紧投产。在珠海及西宁当地政府的支持下，高景太阳能一期15GW拉晶项目（西宁）及切片项目（珠海）分别仅历时93天和140天便完成了从开工到投产全过程，不断刷新了行业建厂速度。据悉，项目一期日产能已达400多万片，一期试投产的首批硅片产品广受市场欢迎，当时订单已锁定未来两年70%产能，推算2022年产值将超过140亿。

 

 

 目前，高景太阳能原计划2022年上半年建设、下半年投产的二期15GW项目提前至2021年7月份开工建设，并已于今年2月正式投产。今年6月二期15GW项目完全达产后，高景太阳能将有望凭借30GW产能跻身行业第一梯队。据统计，2022年一季度，高景硅片产量冲至行业第5名。

今年5月，高景太阳能与宜宾市人民政府、叙州区人民政府签署合作协议，将投建年产50GW直拉单晶硅棒和30GW单晶硅拉棒切片项目，总投资高达220亿元。

在隆基绿能和中环股份等巨头环伺的光伏江湖中，创立3年的高景太阳能异军突起，成为珠海最新一家现象级独角兽公司。

IDG联手珠海华发孵化，估值200亿

 回顾高景太阳能的成长历程，我们看到了一个投资机构孵化的经典案例——IDG资本与珠海华发集团联手业内资深团队一同培育出一个光伏硅片独角兽。

2020年9月，IDG资本团队第一次在浙江的一个小餐厅里见到了徐志群，双方畅聊了近四个小时。仅在一周后，凭借对行业发展趋势的理解，徐志群就再次和IDG资本见面，正式决定全身心投入创业。“徐老师是我们认为的这个行业最厉害的企业家之一，几十年的技术积累，有格局、洞见和耐心，创业决心也很强。我们研究判断光伏发电的平价会让消费端需求快速上涨，大尺寸硅片和技术的变革会带来行业格局的变化，所以就一直都在寻找徐老师这样的优秀企业家人选。”IDG资本合伙人俞信华表示。

实际上，中国光伏行业当时刚刚经历了一波行业低谷期。2018年5月31日（下称“531”），光伏领域补贴突然大幅下调补贴金额、收缩补贴规模，引来行业剧震。此后，一众VC/PE机构不敢涉足光伏，更不会深挖光伏产业链。

但俞信华和团队却坚信，“补贴取消，说明行业的经济性已经成立了。能源转型的本质还是存量需求替代的过程，能实现替代的关键之一就是经济模型的成立。而经济性模型的真正建立，最终不能靠政策补贴，而是靠技术进步、规模制造等带来的成本真正降低，未来才能在产业链上下游实现大规模的产业化渗透。所以‘531’之后的一年其实是投资新能源的好时机。”IDG资本预判大尺寸硅片的出现注定会淘汰很多落后的产能，也存在着填补市场缺口、培育独立供应企业的窗口期，所以才有了IDG资本团队和徐志群的第一次见面。

恰逢当时，珠海华发集团正在发力布局新能源赛道，希望引进光伏企业在珠海落地。于是，IDG资本和珠海华发集团亲自下场培育了高景太阳能。

高景创建初期，IDG资本以联合创始人的角色帮忙找人、找钱、找业务；而珠海市则为高景提供了“保姆式”服务，曾帮助高景太阳能解决了土地、厂房、水电等问题。创立以来，高景太阳能成为了珠海市重点培育对象。徐志群曾如此评价珠海的营商环境：“一流决策，一种声音，一致行动，一个目标”。

不负众望，高景太阳能成立后不久便迅速在光伏市场崭露头角，吸引了一众投资人的目光。

今年4月，高景太阳能宣布完成16亿元A轮融资。除老股东IDG资本、珠海华发集团持续加码追加投资外，国寿投资旗下国寿科创基金、建信（领航战新基金、制造业转型升级基金）、粤财基金（广东省产业发展基金）、深投控资本等财务投资机构，爱旭股份、美的资本等产业投资机构也共同参与了本轮投资。

时隔半年，高景太阳能又完成25.15亿元B轮融资，投资机构阵容壮观——中金资本与新特能源、中信金石、海通开元、广东粤科、华登国际、华民投等知名投资机构与产业投资人共同参与了本轮投资。至此，高景太阳能估值涨到200亿。

从新能源汽车到光伏、电池

为何是珠海？

高景太阳能异军突起，恰恰是珠海布局新能源产业的一缕缩影。

2021年，珠海第一个科创板IPO诞生——珠海冠宇，公司聚焦于聚合物软包锂离子电池业务。2007年，毕业于哈工大的徐延铭决定从哈尔滨南下，到广东珠海成立珠海冠宇电池有限公司（原珠海光宇电池有限公司）。三年后，公司成为笔记本电脑锂电第一品牌供应商；2015年成为了全球前五的聚合物锂电池供应商。根据Techno Systems Research统计，2020年，珠海冠宇笔记本电脑及平板电脑锂离子电池合计出货量排名全球第二，智能手机锂离子电池出货量排名全球第五。

一路走来，珠海冠宇身后聚集了一个投资方军团，出现包括华发集团、鋆昊资本、珠海科创投、小米长江产业基金、中兴创投、春华资本、海富产业基金、深创投、联想创投、珠海格力创投、盈科资本等十余家机构的身影。如今，珠海冠宇市值超340亿。

 还有格力电器收购的动力电池企业——珠海格力钛新能源（前称“银隆新能源”），主攻钛酸锂电池系列产品。相较于其他电池技术路线，钛酸锂电池在安全性、充电时长等方面具备优势。中国工程院院士陈清泉也在公开场合表示，“格力钛电池是目前锂电池领域安全性能最好的电池之一。”公司官网披露，珠海格力钛新能源生产的新能源汽车于北京、杭州、武汉、青岛、哈尔滨、包头、海口等全国220多个城市运营。还有广通客车、中兴智能汽车等多家整车生产企业也聚集珠海。

此外，坐落在珠海金湾三灶海域上的广东能源集团珠海金湾海上风电场，是粤港澳大湾区最大装机容量海上风电场；动力电池湿法隔膜行业的龙头公司恩捷股份早在2018年就选择在珠海建设基地，后有新增12条锂电池隔膜生产线并逐步投产；粤水电光伏储能发电项目签约落户珠海市斗门区，该项目包括分布式光伏项目、储能项目、综合能源管理中心、智慧停车场等，每年可为园区提供电量超8亿千瓦时，年产值1.2亿元……

其实，无论在电力、矿产等产业资源方面，还是产业历史积淀，珠海发展新能源的优势都并不明显。那么，这座“浪漫之城”又是如何诞生一批新能源独角兽公司？

首先是珠海的营商环境。徐延铭曾说过，“作为全国唯一一个与港澳陆桥相连的湾区城市，珠海在人才聚集、交通区位、政策支持等方面都具备显著优势。”这里高度重视资本和市场的力量，从传统的“土地招商”“政策招商”转型升级到“资本招商”，至今建立了包括产业直投基金、母基金、天使基金、国企资本在内的投资基金体系，总规模超过100亿。

其次，珠海的政策优势也十分明显。2020年，珠海市出台了《珠海市打造现代化产业集群推动制造业高质量发展的实施意见》，其中提到，要培育以集成电路、生物医药、新材料、新能源、高端打印设备为重点的五大千亿级产业集群，力争到2025年实现全市工业经济规模翻倍，工业增加值突破2000亿元大关。珠海市第九次党代会提出，将依托龙头企业，培育壮大以动力电池、储能电池和光伏设备为重点的新能源产业，打造全市经济增长的新支柱。

更重要的一点，珠海的新能源上下游产业链日臻完整。迄今珠海的新能源产业已覆盖上游的能源生产、中游的能源传输和储能以及下游的应用；从新能源汽车到电池材料以及装备，一个千亿级产业集群崛起。

不止如此，作为珠海新能源产业主战场，金湾区从汽车动力电池的原料生产到新能源汽车的核心部件研发，再到新能源汽车的整车制造与安装，涵盖了新能源汽车的各个生产环节，形成了一条覆盖上、中、下游的全产业链条。

此后，到珠海落地建厂的公司纷至沓来。今年3月，珠海市人民政府与动力电池超级独角兽欣旺达电池签署项目投资协议。根据协议，欣旺达电动汽车电池有限公司将在珠海投资建设欣旺达新能源生产基地项目。项目占地约800亩，总投资120亿元，完成建设后达到年产动力电池和储能电池30GWh的产能，预计明年下半年投产运营。对此，华南一位新能源领域投资人坦言，“珠海新能源产业链最缺的动力电池板块终于补足了。”

当“碳中和”历史浪潮呼啸而来，新能源各条细分脉络从十余年前的无人问津到今天人头攒动，这是一条关乎国运的超级赛道。

NVIDIA Hopper 首次亮相 MLPerf，在 AI 推理基准测试中一骑绝尘

在行业标准 AI 推理测试中，NVIDIA H100 GPU 创造多项世界纪录、A100 GPU 在主流性能方面展现领先优势、Jetson AGX Orin 在边缘计算方面处于领先地位。

 

 

 在 MLPerf 行业标准 AI 基准测试中首次亮相的 NVIDIA H100 Tensor Core GPU 在所有工作负载推理中均创造了世界纪录，其性能比上一代 GPU 高出 4.5 倍。

这些测试结果表明，对于那些需要在高级 AI 模型上获得最高性能的用户来说，Hopper 是最优选择。

此外，NVIDIA A100 Tensor Core GPU 和用于 AI 机器人的 NVIDIA Jetson AGX Orin 模块在所有 MLPerf 测试中继续表现出整体领先的推理性能，包括图像和语音识别自然语言处理和推荐系统。

H100 （又名 Hopper）提高了本轮测试所有六个神经网络中的单加速器性能标杆。它在单个服务器和离线场景中展现出吞吐量和速度方面的领先优势。

 

 

 NVIDIA H100 GPU 在数据中心类别的所有工作负载上都树立了新标杆

NVIDIA Hopper 架构的性能比 NVIDIA Ampere 架构高出 4.5 倍；Ampere 架构 GPU 在 MLPerf 结果中继续保持全方位领先地位。

Hopper 在流行的用于自然语言处理的 BERT 模型上表现出色部分归功于其 Transformer Engine。BERT 是 MLPerf AI 模型中规模最大、对性能要求最高的的模型之一。

这些推理基准测试标志着 H100 GPU 的首次公开亮相，它将于今年晚些时候上市。H100 GPU 还将参加未来的 MLPerf 训练基准测试。

A100 GPU 展现领先优势

在最新测试中，NVIDIA A100 GPU 继续在主流 AI 推理性能方面展现出全方位领先，目前主要的云服务商和系统制造商均提供 A100 GPU。

在数据中心和边缘计算类别与场景中，A100 GPU 赢得的测试项超过了任何其他提交的结果。A100 还在 6 月的 MLPerf 训练基准测试中取得了全方位的领先，展现了其在整个 AI 工作流中的能力。

自 2020 年 7 月在 MLPerf 上首次亮相以来由于 NVIDIA AI 软件的不断改进，A100 GPU 的性能已经提升了 6 倍。

NVIDIA AI 是唯一能够在数据中心和边缘计算中运行所有 MLPerf 推理工作负载和场景的平台。

用户需要通用性能

NVIDIA GPU 在所有主要 AI 模型上的领先性能，使用户成为真正的赢家。用户在实际应用中通常会采用许多不同类型的神经网络。

例如，一个AI 应用可能需要理解用户的语音请求、对图像进行分类、提出建议，然后以人声作为语音信息提供回应。每个步骤都需要用到不同类型的 AI 模型。

MLPerf 基准测试涵盖了所有这些和其他流行的 AI 工作负载与场景，比如计算机视觉、自然语言处理、推荐系统、语音识别等。这些测试确保用户将获得可靠且部署灵活的性能。

MLPerf 凭借其透明性和客观性使用户能够做出明智的购买决定。该基准测试得到了包括亚马逊、Arm、百度、谷歌、哈佛大学、英特尔、Meta、微软、斯坦福大学和多伦多大学在内的广泛支持。

Orin 在边缘计算领域保持领先

在边缘计算方面，NVIDIA Orin 运行了所有 MLPerf 基准测试，是所有低功耗系统级芯片中赢得测试最多的芯片。并且，与 4 月在 MLPerf 上的首次亮相相比，其能效提高了50%。

在上一轮基准测试中，Orin 的运行速度和平均能效分别比上一代 Jetson AGX Xavier 模块高出 5 倍和 2 倍。

 

 

 在能效方面，Orin 边缘 AI 推理性能提升多达 50%

Orin 将 NVIDIA Ampere 架构 GPU 和强大的 Arm CPU 内核集成到一块芯片中。目前，Orin 现已被用在 NVIDIA Jetson AGX Orin 开发者套件以及机器人和自主系统生产模块，并支持完整的 NVIDIA AI 软件堆栈,，包括自动驾驶汽车平台（NVIDIA Hyperion）、医疗设备平台（Clara Holoscan）和机器人平台（Isaac）。

广泛的 NVIDIA AI 生态系统

MLPerf 结果显示，NVIDIA AI 得到了业界最广泛的机器学习生态系统的支持。

在这一轮基准测试中，有超过 70 项提交结果在 NVIDIA 平台上运行。例如，Microsoft Azure 提交了在其云服务上运行 NVIDIA AI 的结果。

此外，10 家系统制造商的 19 个 NVIDIA 认证系统参加了本轮基准测试，包括华硕、戴尔科技、富士通、技嘉、慧与、联想、和超微等。

它们的结果表明，无论是在云端还是在自己数据中心运行的服务器中，用户都可以借助 NVIDIA AI 获得出色的性能。

NVIDIA 的合作伙伴参与 MLPerf 是因为他们知道这是一个为客户评估 AI 平台和厂商的重要工具。最新一轮结果表明，他们目前向用户提供的性能将随着 NVIDIA 平台的发展而增长。

用于这些测试的所有软件都可以从 MLPerf 库中获得，因此任何人都可以获得这些世界级成果。NGC（ NVIDIA 的 GPU 加速软件目录）上正在源源不断地增加以容器化形式提供的优化。在这里，你还会发现 NVIDIA TensorRT，本轮测试的每此提交都使用它来优化 AI 推断。

美国能在芯片上卡中国脖子多久？荷兰芯片工程师给出答案

“卡脖子”的表述很形象，借用到核心技术中来，那就说明这项技术非常关键，在一个项目或一个产品中，“卡脖子”技术的重要性不言而喻。我们常用的电脑核心芯片、高端手机核心芯片、存储设备、视频系统中显示驱动芯片、数字信号处理设备芯片，及可编程逻辑设备核心芯片等，都是中国自己造不出来的高端芯片，几乎完全依赖进口，在这些产品中，中国自产芯片在全球的市场占有率连1%都不到，甚至绝大部分低于0.5%。

这样的现状下，高端芯片自然就成了“卡脖子”问题，原因是极大的需求量和极低的自供给量，所以美国制裁华为，杀手锏就是芯片。近期在美版知乎论坛上就有这样的一个话题引起各国网友的热议：“美国向荷兰施压，阻止荷兰ASML公司向中芯国际出售EUV设备，最终影响了中国的技术梦”。美国能压制中国芯片发展多久?

让我们也来看看国外民间网友对这个问题的的观点吧！

话题内容

荷兰半导体工程师的观点

I think I am the perfect person to answer this. I have been working in the semiconductor industry for years, currently living in the Netherlands, lived and worked in China for 3 years, I know a lot of engineers from ASML (expecially after they hired hundreds of Turkish engineers).

我认为我是回答这个问题的最佳人选。我在半导体行业工作多年，目前生活在荷兰，在中国生活和工作了3年，我认识很多来自ASML的工程师(特别是他们雇佣了数百名土耳其工程师后)。

Let me tell you something: High-end semiconductor manufacturing is black magic. Both the processes and tools used for it are very complex. ASML’s EUV lithography machine is probably the most complex tool humankind ever developed since it stopped jumping between trees. It took billions of Euros and decades of experience to perfect it. Other experienced lithography machine suppliers failed at it. China has no experience in high-end semiconductor manufacturing tools with the exception of one-off/few-off prototypes.

让我告诉你：高端半导体制造是一种黑魔法。它所使用的过程和工具都非常复杂。ASML的EUV光刻机可能是人类发明的最复杂的工具，因为它不再在树之间跳跃。它花费了数十亿欧元和几十年的经验来完善它。其他经验丰富的光刻机供应商在这方面失败了。中国在高端半导体制造工具方面没有经验，除了一次性或少量的原型。

ASML’s EUV lithography machine. Needs 41 semi-trucks to get transported, costs $150 million, has 100.000 major parts, has mirrors that need months of grinding to reach needed smoothness, needs multiple people with PhD’s as machine operators. Quite high-tech. Isn’t it?

ASML公司的EUV光刻机。运输需要41辆半卡车，耗资1.5亿美元，有10万个主要部件，镜子需要数月的打磨才能达到所需的光滑程度，需要多名拥有博士学位的人作为机器操作员。很高科技。不是吗?

EUV光刻机

Unfortunately, ASML is a very convenient target for the USA. The company uses a lot of critical parts from the USA but those parts don’t represent anything significant in the US economy in terms of their monetary value. Chinese electronics industry still depends on foreign chips so it can not threaten fabs with banning the sale of chips in China that were manufactured using ASML tools. Also, China isn’t a big customer of ASML too. In short, China can not answer with reciprocal sanctions.

不幸的是，ASML对美国来说是一个非常方便的目标。该公司使用了许多来自美国的关键部件，但这些部件的货币价值在美国经济中并不代表任何重要的东西。中国电子行业仍依赖外国芯片，因此无法通过禁止在中国销售使用ASML工具生产的芯片来威胁晶片厂。此外，中国也不是阿斯麦的大客户。总之，中国不能以对等制裁作为回应。

Is China hopeless? No.

中国绝望了? 不！

1- All of those tools are engineered and made by humans, and the laws of physics are the same both in the Netherlands and China. If the Netherlands could, then there is no reason for anybody else to fail with the correct approach.

1-所有这些工具都是由人类设计和制造的，而且物理定律在荷兰和中国都是相同的。如果荷兰可以，那么其他国家就没有理由用正确的方法失败。

2- China is filthy rich compared to the Netherlands. Chinese economy is 17x of the Netherlands’, 9x of SK’s, 27x of Taiwan’s, 3+x of Japan’s. With state support, Chinese fabs and tool makers can hire the top people from the rest of the world with salaries ASML, LamResearch, AM, Synopsys, TSMC, Samsung, … simply can not compete with. A significant portion of these companies’ employees are expats anyway, most of them are just after money.

2、中国比荷兰富得流油。中国经济是荷兰的17倍，SK的9倍，中国台湾地区的27倍，日本的3倍。在国家的支持下，中国的晶圆厂和工具制造商可以用ASML、LamResearch、AM、Synopsys、台积电、三星等公司无法与之竞争的薪水从世界其他地方雇佣顶尖人才。这些公司的员工中有很大一部分是外国人，他们中的大多数只是为了钱。

In fact China is already doing this successfully with good results. For example, it already has a working EUV lithography machine prototype, already caught up with the rest in chip testing, packaging, wafer production, also its first immersion lithography machine (good enough for most things) is getting prepared for commercial use.

事实上，中国已经成功地做到了这一点，并取得了良好的成果。例如，它已经有了一台工作中的EUV光刻机原型，在芯片测试、封装、晶圆生产方面已经赶上了其他公司，同时它的第一台浸没式光刻机(对大多数事情来说已经足够好了)也准备投入商业使用。

3- China is a scientific powerhouse on its own. It is the country with most patent applications, most research output, graduates more STEM students than any other country, 2nd largest R&D spender, has 11 universities in top 100. This leads us to my first point. If the Netherlands could, so can China if given enough time.

中国本身就是一个科学强国。它是专利申请最多、研究产出最多的国家，STEM专业的毕业生比其他任何国家都多，研发支出排名第二，有11所大学进入前100名。这就引出了我的第一点。如果荷兰可以，那么只要给中国足够的时间，中国也可以。

4- Catching up is much easier than innovating. Knowing something is possible and having a general knowledge of how it works make things much easier.

赶超比创新容易得多。知道某件事是可能的，并且对它的工作原理有一个大致的了解会让事情变得容易得多。

5- Time is on the Chinese side. Technology of semiconductors is close to maturity/stalling (choose the word depending on your view). If the development slows (which it does) it gives China the opportunity to catch-up. If a tech revolution happens, then the playing field evens out anyway.

5-时间在中国这边。半导体技术接近成熟/停滞(根据你的观点选择这个词)。如果发展放缓(确实如此)，中国就有机会迎头赶上。如果科技革命发生了，那么竞争环境无论如何都是公平的。

6- You don’t need EUV for the most things. You don’t even need high-end processes for the most things. There is more to semiconductors than the latest smartphone processors, GPUs, and CPUs. Look at iPhone 12 teardown videos. You will see a lot of chips. Only one of them needs EUV. An average modern car has 250+ computers inside. That means thousands of chips. All of them are manufactured using old processes. This is even more true for military and space applications. Those use very old chips that are known to be reliable and secure.

6-大多数事情都不需要EUV。大多数事情你甚至不需要高端的流程。半导体不仅仅是最新的智能手机处理器、图形处理器(gpu)和cpu。看看iPhone 12拆卸的视频。你会看到很多芯片。只有一个需要EUV。一辆普通的现代汽车内部有250台电脑。这意味着成千上万的芯片。所有这些都是用旧工艺制造的。在军事和太空应用方面更是如此。它们使用的是非常老旧的芯片，但已知是可靠和安全的。

Conclusion: Blocking ASML from selling EUV machines to China can hurt Chinese businesses for some time but in the grand scheme it is insignificant. The USA needs to run faster rather than keep trying to block China if it wants to preserve its dominance in tech.

结论：阻止ASML向中国销售EUV设备可能会在一段时间内伤害中国企业，但从长远来看，这是微不足道的。如果美国想要保持其在科技领域的主导地位，它需要跑得更快，而不是一直试图阻止中国。

An update on the Chinese EUV light source: New Options for Synchrotron Light Sources

中国极紫外光源的更新：同步加速器光源的新选择

It seems the basic research is complete and the method completely different than of ASML’s.

看来基础研究已经完成，方法和ASML的完全不同。

德国网友的观点

This EUV thing has been adopted into China’s 14th 5-year plan which has been started since this year. And for the record, China has never missed a single deadline for the past 13 5-year plans. So it’s safe to say that China will have this thing by 2026. So speaking of the US resisting China’s development, it would be 4 more years for this particular item.

EUV项目已被纳入今年启动的中国第14个五年计划。根据记录，在过去的13个五年计划中，中国从未错过任何一个最后期限。所以可以肯定地说，中国将在2026年拥有它。所以说到美国抵制中国的发展，这个项目还需要4年。

And the good thing for China having the EUV equipment is that the price of the equipment will be significantly dropped. So I guess that would be a benefit of the entire world.

中国拥有EUV设备的好处是，设备的价格将大幅下降。所以我想这对整个世界都有好处。

America is ALREADY behind China in so MANY aspects and they are still denying and avoiding the thought that America might one day second to China. That frightens many Americans.

美国在很多方面已经落后于中国了，他们还在否认和避免美国有一天会落后于中国的想法。这让许多美国人感到害怕。

No matter how ineffective many of the counter-China measures, e.g. trade war, Americans have and are to put in place, they will keep doing the same things and getting themselves hurt before China does.

无论许多繁华措施有多无效，例如贸易战，美国人已经并将付诸实施，他们将继续做同样的事情，他们会主动出击而不是等待中国超越他们。

The Chinese are the most industrious race on earth.

中国人是世界上最勤劳的民族。

Necessity is the mother of Invention.

需求是发明之母

The Chinese will find a way. The more you suppress them and the more you try to deny them the technology - they will begin to make it on their own and they will slowly do better and better.

中国人会找到办法的。你越是压制他们，你越是试图否认他们的技术，他们就会开始自己创造，慢慢地做得越来越好。

Chips is the best example.

芯片就是最好的例子。

As long as Taiwan kept supplying them the chips - The Chinese were happy. They focused on other things

只要台积电继续向他们供应芯片——中国人就很高兴。然后会他们专注于其他事情。

江苏南京的台积电工厂

The Minute Trump decided to threaten the Chinese - they decided to get their act together and start making their own chips. They will start with inferior ones but in 10 years - they will outmanufacture Taiwan at 1/3 the cost and take away the market.

特朗普决定威胁他们那一刻起，他们就会齐心协力开始制作自己的芯片。他们一开始会用劣质产品，但10年后，他们的生产成本将是台积电的三分之一，并夺走市场。

The US may try again and again but

美国人可能会一次又一次地尝试，但是：

(a) They waited too long. China is too rich today. They have too much money.

他们会等得很久。今天的中国太富裕了。他们有太多的钱。

(b) China has too many tentacles in foreign countries. Thousands of Chinese in various industries who are experts.

中国在国外涉及的领域太多。数以千计的华人专家分布在各行各业。

In Space alone - China was behind India until 2010 - but today - they have their own Mapping System for their huge landmass as well as are in the position of becoming the Third country in the globe to land on Mars - having landed on the moon.

仅在太空方面——中国在2010年之前一直落后于印度（原文如此，译者注）——但今天——他们拥有自己的庞大陆地测绘系统，并处于成为全球第三个登陆火星的国家的位置——已经登陆了月球。

China and Russia are on the verge of building their own International Space Station having both the financial muscle and technology.

中国和俄罗斯即将建立自己的国际空间站，他们既有财力又有技术。

You cannot bully or intimidate or stifle Progress. Eventually Life finds a way.

你们不能靠欺凌、恐吓或扼杀进步。最终，生活找到了一条路。

US should learn this lesson hard. The more they try - they may get 10 years more but in the end China will get there and take over.

美国应该好好吸取教训。他们尝试得越多——他们可能最晚在十年内达到同等的技术并接管整个市场。

It might be quite awhile, but there are many variables that’s in play.

这可能需要一段时间，但有很多变数在发挥作用。

It should be noted that NO country at this point can produce the ASML EUV equipment on its own (or even the older generation DUV is questionable), ASML relies heavily on suppliers from Germany / UK / US / Japan etc as well to make their equipment, Japan might be the closest country that can produce a similar (but older generation) equipment relying only on company / tech inside their border.

需要注意的是，目前没有哪个国家可以自己生产ASML的EUV设备(甚至老一代的DUV也值得怀疑)，ASML严重依赖德国/英国/美国/日本等国的供应商来生产他们的设备，日本可能是最接近能够生产类似(但老一代)设备的国家，只依赖本国的公司/技术。

As of right now the ASML not selling highest-end EUV to China isn’t even really a thing, because they can’t produce enough of them anyway, and the whole project managed to get off the ground because Intel / TSMC / Samsung funded the project SPECIFICALLY so that ASML only really sells to them that machine. it’s not just SMIC of China that can’t buy it, even global foundery of the world can’t either.

就目前而言，ASML不向中国销售最高规格的EUV还算不上什么，因为他们无论如何都无法生产足够多的EUV，而且整个项目成功地启动了，因为英特尔/台积电/三星专门资助了这个项目，所以ASML只向他们出售那台机器。不只是中国的中芯国际买不到它，就连全球铸造厂也买不到。

There are many layers of problems to China building it’s own extreme ultraviolet lithography machines, but the most difficult is the fact that EUV and the way TSMC & Samsung uses them are the extreme edge of precision engineering and manufacturing. something China has never been particularly great at, for example, they still struggle so far to build their own internal combustion engines to the same level as Japan / Germany (the two key powerhouse players in doing such things.)

中国制造自己的极紫外光刻机存在许多层面的问题，但最困难的是EUV以及台积电和三星使用它们的方式是精密工程和制造的极端优势。中国在这方面从来都不是特别擅长，例如，到目前为止，他们仍然在努力制造与日本/德国(这两个关键的大国在做这类事情)相同的内燃机。

There are certainly potential ways for China to reengineer the process and come up with something that has a relatively similar end result but relies on different technologies, however that would require them to completely reinvent the wheel of something that was basically the collaboration of the whole world over decades on their own. Again, that’s not IMPOSSIBLE, but it’s certainly extremely difficult and inefficient.

中国当然有可能重新设计这一过程，并提出一些具有相对相似的最终结果，但依赖不同技术的东西，但这将需要他们完全重新发明轮子的东西，这基本上是整个世界在几十年的合作，靠自己。同样，这不是不可能的，但这肯定是极其困难和低效的。

Not to mention that this is not a purely scientific / engineering project, the difference with TSMC winning over other competitors is primarily COST. i.e that it’s not that Intel CAN’T do 7nm, they can, it’s that their failure rate is much higher than TSMC that if say, Apple relies only on Intel for their 7nm chip, they’ll have to sell their iphone at a much higher price and/or one of Intel or Apple (or both) go bankrupt.

且不说这不是一个纯粹的科学/工程项目，台积电与其他竞争对手的区别主要在于成本。也就是说，不是英特尔不能做7nm，而是他们可以，而是他们的失败率比台积电高得多，如果苹果只依赖英特尔做他们的7nm芯片，他们将不得不以更高的价格出售他们的iphone和/或英特尔或苹果(或两者)之一破产。

So even if China COULD reverse engineer or re-engineer the EUV machine or subsititute, if it doesn’t actually win out on a cost basis it’s basically useless commercially, an insanely expensive academic project (we’re talking about NASA level funding.) most importantly, the US could simply shut out said machine using standards, and for local chinese companies like SMIC to adapt a different system would be extremely problematic.

因此，即使中国可以对EUV机器进行逆向工程或重新设计或替代，如果它在成本上没有真正赢得胜利，它在商业上基本上是无用的，一个疯狂昂贵的学术项目(我们说的是NASA水平的资金。)最重要的是，美国可以简单地排除使用标准的机器，而对中国本土公司，如中芯国际适应一个不同的系统将是非常有问题的。

Is it POSSIBLE if China just like nationalize SMIC and stuff? yeah, but it would in the grander scheme of things, be pretty close to cutting off your own nose to spit your enemy. China would effectively be abandoning the world market for decades in such a scenario. and probably move slower than their competitors.

如果中国把中芯国际国有化，可能吗?没错，但从更大的角度来说，这就像是割下自己的鼻子来唾弃你的敌人。在这种情况下，中国实际上是在几十年内放弃世界市场。而且可能比他们的竞争对手行动更慢。

What China SHOULD do, is what they have been doing most of the time (some major exceptions of terrible mistakes and frauds non-withstanding.) which is to try and gradually move up the chain and establish more and more companies in this field and hope that some of them eventually hold a major niche that becomes almost indispensable in this field. I’d say that most of the actual workers / players in this field in China understands this and is more or less trying to do that.

中国应该做的，是他们在大多数时候一直在做的(尽管存在一些严重的错误和欺诈)，那就是尝试并逐步向上移动链条，在这个领域建立越来越多的公司，并希望其中一些公司最终在这个领域占据一个几乎不可或缺的主要利基。我想说的是，中国这个领域的大多数实际工作者/参与者都明白这一点，并或多或少地试图这样做。

But just to remind people, semi conductor’s main raw material input is Silicon

但提醒大家一下，半导体的主要原材料是硅。

So just to give an idea what shutting out China REALLY looks like.

所以，让我们看看把中国拒之门外到底是什么样子。

Now that’s the part on why it’s a major problem for China, the other side of the coin is that the US is increasingly playing a dangerous game as well and could blow up its own advantages or worse.

这就是为什么它是中国的一个主要问题，硬币的另一面是，美国也在越来越多地玩一个危险的游戏，可能会摧毁自己的优势，甚至更糟。

If you’re ASML and the EU in general, you’re not exactly thrilled to basically have the US policy forced upon you as well. and would probably now actively think about having replacement tech for the US/UK stuff if possible so that you have at least political and economic independence (i.e even if they don’t sell to China, it’s on their terms and not because the US commanded them to do so.) and once that happens the next potential moves by US and others could become quite scary.

如果你是ASML和欧盟，你不会因为美国的政策强加给你而感到兴奋。如果可能的话，现在可能会积极考虑拥有替代美国/英国产品的技术，这样你至少有政治和经济独立(也就是说，即使他们不卖给中国，这是根据他们的条件，而不是因为美国命令他们这么做)，一旦发生这种情况，美国和其他国家的下一个潜在举动可能会变得非常可怕。

It should be generally noted that the EU and other US allies is actually paying almost all the price for the trade war/ geopolitical struggle with China / Russia while the US is benefitting at their expense.

需要指出的是，欧盟和美国的其他盟友实际上为与中国/俄罗斯的贸易付出了几乎所有的代价，而美国却从他们的损失中受益。

So far if one look at the score board it’s pretty much the US wins and everyone else (friend or foe) loses with a few small exceptions.

到目前为止，如果你看一下记分牌，基本上美国赢麻了，其他所有人(朋友或敌人)都输了，只有一些小的例外。

This is clearly unsustainable over the long term, and it’s not like this is just happening as a new thing, the general trend has been on-going since at least the early 2000s and not only have the likes of China and Russia been making obvious contingency plans, one would be naive to think that the EU is just a pure puppet with no independent thought or interest apart from the US.

从长期来看，这显然是不可持续的，这并不是一件新鲜事，至少从21世纪初开始，这种大趋势就一直在持续，不仅中国和俄罗斯等国一直在制定明显的应急计划，人们会天真地认为欧盟只是一个纯粹的傀儡，除了美国之外没有独立的思想或利益。

 

参考文献链接

https://mp.weixin.qq.com/s/gyLzQhW0mZxKXtCUau3ScQ

https://mp.weixin.qq.com/s/-4Xz6gfV8UKx9M2LB_r5Aw

https://mp.weixin.qq.com/s/BrkOM1CjeUDtK3ux4tVckA

https://mp.weixin.qq.com/s/wWCxTwibJ70Da-OdfwCYlw

标签：高景,制程,China,珠海,工艺技术,NVIDIA,GPU,EUV
来源： https://www.cnblogs.com/wujianming-110117/p/16675912.html