《美国智库CSIS发布《DeepSeek、华为、出口管制以及中美AI竞赛的未来》报告》

  • 来源专题:集成电路与量子信息
  • 发布时间:2025-03-26
  • 2025年3月7日,美国智库战略和国际研究中心 (CSIS)发布《DeepSeek、华为、出口管制以及中美AI竞赛的未来》报告,关于DeepSeek、华为、出口管制和中美AI(特别是AI芯片)竞争的未来提出了21项关键判断,总体概述了DeepSeek的起源和成就、其地缘政治影响和美国及其盟国政策制定面临的关键挑战。

    报告的主要观点包括:

    1. DeepSeek的技术创新是真实的,而不是宣传。DeepSeek在性能和成本方面的技术成就并不令人惊讶,只是反映了行业发展的长期趋势。然而,令人惊讶的是这样的技术创新成就来自中国实验室。

    2. DeepSeek的成功很大程度上反映了2022年10月发布的美国AI芯片出口管制条例存在的缺陷。美国政府在2023年10月的相关管制条例更新中弥补了这些缺陷。然而,从另一个角度来看,DeepSeek的技术创新也反映了美国AI芯片出口管制政策的成功,DeepSeek的首席执行官将美国的AI芯片出口管制政策描述为其公司和更广泛的中国AI生态系统面临的最大挑战。

    3. DeepSeek发现的提高AI计算效率的技术可能比中国公司更有利于美国公司,因为美国公司可以将这些技术应用于更大的计算资源,从而为更多的客户提供更好的AI。DeepSeek和其他AI效率创新将继续促进AI芯片的发展

    4. DeepSeek在提炼美国AI模型和复制闭源算法创新方面的成功,确实引发了在缺乏强有力的知识产权保护情况下,AI竞争优势的本质的战略问题。而且,近年来的事态发展并没有让人相信,保护知识产权和技术秘密的传统方法在涉及中国AI时可能有效。

    5. 出口管制是否有效,取决于能否有效实施和执法,以防止芯片走私。在这一点上,如果特朗普政府减少相关政府资源和行政工作人员,或者导致盟国不合作,美国有理由为此感到非常担忧。

    6. 除了走私,美国面临的最大战略挑战是,中国有可能在国内以足够的数量和质量生产AI芯片,以建设与美国竞争的AI数据中心基础设施。

    7. DeepSeek有能力进行低于英伟达CUDA软件生态系统水平的架构创新。如果DeepSeek致力于加强华为的昇腾系列Ascend芯片和CANN异构计算架构软件生态系统,它将对英伟达构成更大威胁。

    8. 由华为(AI芯片设计师)、中芯国际(AI芯片制造商)和长鑫存储/长江存储(高带宽存储器制造商)组成的中国联盟最近在推进AI芯片的国产化方面取得了重大战略进展。

    9. 华为的AI芯片设计一直很强大。华为还利用空壳公司获得台积电的制造能力,获得了200多万个AI芯片,并储存了超过一年的高带宽存储器。

    10. 由于美国及其盟国的出口管制,华为的AI芯片制造合作伙伴中芯国际(SMIC)一直在努力解决低产量(约20%)和每月2万片7 nm晶圆的问题。中芯国际的7 nm以下制程节点生产是一条困难且不确定的道路。据相关消息,华为已经成功将美国制造的库存设备转移到中芯国际SN2厂房,中芯国际预计到2025年底将实现每月5万片7 nm晶圆的产能。如果所有这些产能都用于生产华为Ascend芯片(这是不太可能的),这意味着将每年生产数百万颗Ascend 910C芯片。

    11. 华为Ascend芯片继续面临挑战,缺乏兼容的AI软件导致采购的芯片的利用率很低。然而,如果DeepSeek的开源社区极大提高了华为CANN软件生态系统,从而提高了其与英伟达CUDA软件生态系统的竞争力,这种情况可能会改变。

    12. 基于从台积电采购的芯片、库存的高带宽存储器,以及中芯国际不断增加的Ascend芯片产量,华为和DeepSeek有望成功建立一个由百万级Ascend芯片构成的AI超级集群,但是也将面临大规模芯片集成和软件框架方面的挑战。

    13. 在人类水平的通用AI和超越人类水平的超级AI方面,美国公司仍然领先于中国。然而,这一差距已大幅缩小,即使在极其严格的出口管制下,指望美国领先一两年以上也是不现实的。



  • 原文来源:https://www.csis.org/analysis/deepseek-huawei-export-controls-and-future-us-china-ai-race
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  • 《美智库发布《联合出口管制对美国和中国的半导体制造设备产业的真正影响》报告》

    • 来源专题:集成电路与量子信息
    • 发布时间:2024-12-25
    • 2024年11月26日,美国智库战略与国际研究中心(CSIS)发布《联合出口管制对美国和中国的半导体制造设备行业的真正影响》报告。报告分析了中国政策文件以及中国、美国、日本和荷兰领先半导体设备公司的财务和市场份额数据,得出了美国及其盟友半导体设备出口管制影响的十大判断。该报告是美智库CSIS系列报告的第二份。 1. 早在美国扩大技术出口管制之前,中国就已计划逐步减少对外国半导体制造设备的依赖。中国早在2015年就通过《中国制造2025》提出了“用中国制造替代进口”的目标,并在2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006━2020年)》中明确要求实现半导体技术自给自足。中国半导体制造设备产业本地化的目标和政策支持,早在出口管制前就已存在。 2. 美国及其盟友的出口管制与中国的技术进步率之间不存在简单关系,中国最大的技术进步来自于没有出口管制的领域(太阳能电池和电动汽车)。也就是说,中国取得最大进展、投入最多资源的两个技术领域,并不是美国实施出口管制的最有力领域。中国这两个行业的最大差异不在于是否存在出口管制,而在于生产半导体制造设备的技术复杂性要高得多。 3. 迄今为止美国及其盟友实施的半导体出口管制举措,对中国企业发展的影响仍具有两面性,视时间、细分技术领域而动态变化。美国早期的出口管制有力逆转了中国半导体行业某些领域的进展,例如NAND存储器制造和智能手机芯片设计。最近的出口管制也在很多方面让中国半导体制造设备公司的日子变得更加艰难,无法再合法获得美国的子零部件或技术专业知识。然而,尽管存在出口管制,主要半导体制造设备供应商仍在支持中国竞争对手在半导体领域的发展,以协助设施规划、安装、维修和设备的操作故障排除、先进节点半导体工艺技术合同研发等方式。至少截至2024年11月,主要半导体制造设备供应商仍在合法支持中国传统芯片制造业务。 4. 拜登政府2022年出口管制强化了第一届Trump政府于2019年开始实施的半导体设备管制政策。第一届Trump政府推出了美国政府对半导体制造设备出口管制的现代方法。2022年10月,拜登政府显著扩大了美国对半导体制造设备的出口管制,不仅包括实体清单和最终用途限制,还包括一些适用于整个中国范围的出口管制(包括使用美国人规则)。同样重要的是,拜登政府使其中一些控制措施变得更加多边化,促使日本和荷兰彻底改革先进半导体制造设备出口管制政策。 5. 中国半导体设备公司起步规模很小,但发展迅速;公司规模的快速增长发生在中国设备需求大幅增长时期,与管制力度并无明显相关性。 长期以来,中国本土半导体制造设备产业规模较小,技术水平远远落后于全球先进水平。过去15年里,中国作为半导体制造设备的供应商和买家不断发展,但与外国企业相比,规模仍然很小。2023年,中国半导体制造设备供应商占全球市场份额的3.2%,占中国国内市场份额(又称中国自给自足率)的9.6%或15%[1],且几乎局限于传统节点。 6. 中国半导体企业的研发支出呈爆发式增长,但增速自2021年以来有所下降。 从中国八家最大的上市半导体设备公司[2]的研发支出数据来看,中国半导体设备行业起步时研发投入相对较低,但自中国政府自2015年实施“中国制造2025”政策以来,中国半导体设备行业的研发投入呈现出超常增长。在过去两年中,虽然中国半导体设备行业研发相对增速有所放缓,但绝对增长仍然非常高。 7. 2016-2024年,美国和国际领先的半导体设备公司在实施日益严格的出口管制后,继续展现出强劲的中国收入增长。 从全球规模最大的六家半导体设备提供商[3]的营收数据来看,这些公司在美国开始对半导体制造设备实施出口管制前后在中国的营收都有所增长;2016-2024年,这些公司每年在中国的营收增长都超过世界其他地区。对此最可能的解释是,中国半导体制造商提前进行了国际设备采购,通过增加库存囤货量来应对不久的将来将实施的出口管制举措。许多已销往中国的半导体设备仍可能处于等待安装、未使用状态。 8. 美国及其盟友当前的出口管制举措,在技术上和地理上改变了半导体制造设备的需求构成,但可能没有改变总体需求轨迹。 现阶段,中国仍然是一个庞大且不断增长的半导体制造设备需求市场。中国企业已经将半导体产业发展重点从最先进制程节点竞争转向最大限度地实现国内自给自足和全球传统芯片生产领导地位,购买了更多的传统半导体制造设备。一方面,由于担心中国产能过剩,许多外国企业对传统节点制程投资持谨慎态度。另一方面,如果中国无法购买先进设备,那么采购和生产就会在中国境外进行,原本销往中国的先进工具将销往美国、中国台湾地区、韩国、日本、欧洲等地。 9. 更严格的半导体设备出口管制可能导致美国设备公司确保对中国的销售不会从美国发货和/或在美国境外制造。 2016年尤其是2019年以来,美国企业向中国销售的美国设备越来越多地从非美国国家出口。过去对中国的出口额和对中国的销售额几乎相同,但2020年后销售额的增长压倒性地超过了出口额。这一变化源于美国采取了更为严格的出口管制,而美国公司寻求合法地避免出口管制,在没有严格使用《外国直接产品规则》的情况下,严格的管制仅适用于美国本土的出口。也就是说,不严格实施和执行《外国直接产品规则》或《美国人规则》的出口管制可能会激励美国公司将生产转移到海外,从而导致美国制造业就业机会减少。 10. 美国及其盟友无法说服中国政府及中国企业放弃半导体制造设备去美国化的努力,但是可以采取政策措施使中美脱钩努力变得更加困难。 目前美国根本没有任何政策可以说服中国放弃半导体制造设备领域的去美国化和脱钩目标。当美国及其盟友考虑改革半导体制造设备出口管制举措时,应该少关注如何改变中国的目标,而应更多地关注如何使中国实现目标的成本尽可能高且复杂。 [1] 不同来源的统计数据 [2] 中微半导体设备(上海)公司(AMEC)、北方华创科技集团(Naura)、安姆科(上海)公司(AMCR Shanghai)、拓荆科技公司(Piotech)、沈阳芯源微电子设备公司(Kingsemi)、深圳中科飞测科技公司(Skyverse Technology)、江苏微导纳米科技公司(Jiangsu Leadmicro Nano Technology)、至纯科技集团(PNC Process) [3] 美国排名前三的半导体制造设备供应商应用材料公司、泛林集团和科磊半导体公司以及荷兰的ASML公司、日本的东京电子公司和爱德万测试(Advantest)公司。
  • 《美智库发布报告评估中美在量子计算领域的竞争情况》

    • 来源专题:集成电路与量子信息
    • 编译者:于杰平
    • 发布时间:2024-07-11
    •         2024年5月28日,美国知名智库新美国安全中心(CNAS)发布报告,重点比较了美国和中国在量子计算领域的优先事项、优势以及持续创新的能力,同时强调了政策制定者需要立即关注供应链管理和劳动力发展。          一、中美对比:美国在量子计算领域处于全球领先地位,中国紧随其后,双方竞争激烈        战略方面,中美两国的战略文件表明,双方均将量子视为具有重要战略意义的技术,认为量子技术具有能够显著增强国家经济和军事实力的潜力。尽管中美双方的量子技术优先事项不同,最终目标都是达到量子技术研发的最前沿。中美两国的量子技术研发方法截然不同,美国采取的是行业主导、政府支持的方法,而中国的量子技术研发一般由政府主导、行业支持。美国的量子产业包括成熟的科技公司和成立不久的初创公司,往往会推动创新和关键的发展里程碑。中国的量子产业规模明显小于美国,而且中国的大多数量子突破都来自政府资助的实验室和研究机构。中美两国在量子计算的主流物理实现路径方面均有布局,包括超导量子计算、离子阱量子计算、光量子计算、中性原子量子计算等。根据多项技术指标包括物理量子比特数量、相干时间、错误率等,美国除在超导transmon结构的量子比特路径与中国大致持平外,在其他物理实现路径均处于领先地位。美国已经开发出不同路径的高性能量子计算机原型,并在积极探索广泛的应用,从科学发现和材料研究到物流和先进电子学。中国的技术进步主要局限于超导量子计算和光量子计算路径。应用方面,中国研究人员特别专注于开发破解加密的技术。 研发支出方面,全球的多数评估显示中国政府在量子技术研发方面的支出显著高于美国政府,但是美国的私人投资保持着较高水平。专利方面,据美国量子经济发展联盟(QEDC)2023年2月份专利分析数据显示,美国是量子计算领域专利申请的全球领先者,美国专利局在2010-2022年期间收到约1838件量子计算专利申请,而中国国家知识产权局仅收到908件。在此时间段内,专利申请数量排名前19的专利权人中,有9家来自美国、5家来自中国。此外,美国专利权人在国际专利申请方面也占主导地位,国际专利的价值更高。截至2021年,IBM拥有最多的国际专利家族,达401项。国际专利申请数量排名前20的专利权人中,有9家来自美国,仅有1家来自中国。研究出版物方面,中国在量子计算领域的研究出版物数量排名第一,全球占比约22.8%,美国排名第二,全球占比约21.3%。然而,H指数表明,美国的研究出版物质量全球最高,H指数达92,中国排名第二,H指数为52。         尽管中国在量子计算领域的整体技术进步落后于美国,但是中国科研人员进行了大量的研究而且中国政府给予了大力支持,中国有潜力在量子计算领域超越美国。 二、对美国的建议: 支持安全、有弹性的量子技术供应链发展,建立多元化的量子劳动力队伍       (一)构建健壮的量子技术供应链       拜登在关于美国供应链的行政命令中指出:“有弹性、多样化、安全的供应链是美国经济繁荣和国家安全的基础。”健壮的量子技术供应链将提高美国的制造能力,有助于维持美国在研发方面的竞争优势、创造高薪就业机会。它还将有助于美国免受地缘政治和经济竞争、网络攻击和其他潜在干扰的影响。 为了培育有弹性的量子计算供应链,美国政策制定者必须了解量子计算供应链中必需的组件和材料、目前的供应链构成、以及识别供应链漏洞并评估中断的可能性。       1. 美国量子计算供应链挑战     (1)量子计算供应链中必需的原材料、组件、制造设备和基础设施尚不够清晰。量子计算领域仍处于萌芽阶段,硬件多技术路线并行发展,哪种技术路线能够胜出尚不确定,不同的技术路线供应链构成不同,例如,超导量子计算依赖稀释制冷机,而离子阱量子计算依赖高性能激光器。此外,随着量子技术的不断发展,量子计算供应链结构仍会在未来几年甚至几十年内发展变化。 虽然未来仍有许多未知因素,但是Hyperion Research公司2022年对47家量子技术公司进行调研,梳理了未来三年最有可能导致量子计算供应链中断的材料和组件。材料包括:氦-3气体、硅-28、铜、铝、金。组件包括:高性能制冷机、泵、阀门、压缩机、电源、射频发生器、超导接线组件、稀释制冷组件、光纤和同轴电缆、低噪声激光器、量子和经典芯片的关键制造和测试设备。    (2)量子技术供应链呈现全球化、高度专业化特点,存在很多单点故障。Hyperion Research公司2022年调查显示,大多数量子计算公司在量子计算供应链中缺乏多样性。例如,公司最关键的制造组件供应商通常只有一个,而找到替代供应商需要一年以上的时间。此外,许多关键供应商位于美国境外,美国对外国存在一定的依赖性。 欧洲和亚洲国家在量子计算供应链方面发挥越来越大的作用。美国依赖欧洲各地的供应商提供超导、离子阱、中性原子和光量子四种物理实现路径所学的材料或组件。芬兰Bluefors Oy公司、英国Oxford Instruments公司、荷兰Leiden Cryogenics BV公司是量子计算用稀释制冷机的领先供应商。中国研发出可商用可量产的超导量子计算机用稀释制冷机。美国有少数公司包括Quantum Design公司和Maybell Quantum公司正在开发低温系统,但相对不成熟。此外,英国是金刚石真空窗片的主要来源国,德国是高性能激光器、介电玻璃窗(dielectric glass windows)、单光子探测器的重要来源国,法国生产光纤相位调制器和双角蒸发器,瑞典提供高电子迁移率晶体管放大器,荷兰是先进光刻设备的领先生产国,俄罗斯是大尺寸蓝宝石晶圆的领先生产国。 亚洲是量子计算供应链的另一个重要供应区域。日本是光子探测器、蓝光氮化镓二极管、非线性光学元器件、电子束光刻工具的来源国,中国大陆、菲律宾、中国台湾、马来西亚生产微控制器。此外,中国还是常规光电子元器件和稀土元素的重要来源国。        2. 对美国促进安全、可靠供应链发展的建议      (1)全面审查量子技术供应链      美国白宫供应链弹性委员会应启动对当前量子技术供应链的深入调查,以确定关键节点和评估美国对国外供应商的依赖程度。同时,该委员会应该咨询QEDC的成员、量子研究机构、学术研究人员和工程师,以更全面地了解美国量子生态系统供应链挑战和关切。这些信息有助于政策制定者管理和减轻风险,同时有助于他们制定针对中国的更有效的出口管制规则。      (2)利用财政激励措施和技术中心计划来促进敏感量子技术的本土生产       对于量子计算供应链中的敏感组件、材料不能依赖美国境外生产商,白宫应该利用国防生产法案、小企业创新研究、小企业技术转让和技术中心计划促进美国本土生产。 (3)为QEDC提供资源,要求其持续监测美国量子计算供应链和国外竞争对手发展本土量子计算生态系统的努力 美国需要一个长期的机制来探测随着量子技术的发展新出现的供应链漏洞。在美国对外国供应商产生不可持续的依赖之前,及早发现新出现的供应链漏洞能够为政策制定者提供干预的机会。 了解竞争对手的供应链能力和意图有助于摸清它们采用哪种量子计算物理实现路径,以及发现潜在合作的机会。这些信息也有助于美国政策制定者确保外国开发独立量子计算生态系统的努力不会对美国量子产业在国外公平竞争的能力产生不利影响。 (4)建立国际论坛,与美国盟友及合作伙伴在供应链方面进行协作 没有任何一个国家能够拥有建造量子计算机所需的所有材料和组件,因此,各国必须最大限度地发挥各自优势合作共建安全、可靠的供应链。美国可以创建一个论坛帮助确定协作机会以及促进供应链负担分担。 (二)建设多元化的量子劳动力队伍美国政策制定者还必须优先考虑劳动力发展,以确保和提高美国在量子计算领域的竞争力。为了支持强大的量子劳动力发展,美国政府应该:(1)制定流程,以了解量子生态系统劳动力需求和技能差距;(2)建立国家量子教育和劳动力发展中心,以协调和支持现有旨在建立更强大的量子人才管道的计划;(3)与盟友和合作伙伴合作,与全球量子中心建立交叉培训和互惠研究交流计划;(4)学术界和工业界合作开发行业特定的高等教育计划,并建立候选人才管道以填补关键人才缺口;(5)与K-12学校系统合作,为学生开发量子课程和体验式学习机会;(6)与州和地方政府合作,扩大农村地区的个人量子教育和职业发展机会。