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新的美国芯片禁令可能会削弱中国人工智能和超级计算机的发展

(纳闻记者钱明宇报导)

随着现代生活的方方面面都变得数字化,不仅国家经济,而且它们的主权影响力将越来越依赖于对技术的掌控,而超级计算机将成为竞争的核心。

10 月 7 日,美国商务部宣布全面实施新的出口管制,将切断中国使用尖端芯片制造设备和某些采用美国技术制造的先进半导体芯片,无论这些芯片是否在美国制造。

此举是华盛顿限制中国军事现代化和超级计算机发展的最新举措。

根据新规定,英伟达和 AMD 等领先的美国芯片制造商将被禁止向中国公司出售其高端人工智能 (AI) 和超级计算芯片。

超级计算机具有高性能计算和数据处理能力,常被视为一个国家科技实力的象征。

根据华盛顿智库战略与国际研究中心 (CSIS) 10 月 11 日的一份报告,美国最新的制裁旨在限制中国获得超级计算芯片的能力。

“高端人工智能芯片不能再出售给在中国运营的任何实体,无论是中国军方、中国科技公司,还是在中国运营数据中心的美国公司,”格雷戈里·艾伦 (Gregory C. Allen) 说,报告中说,人工智能 (AI) 治理项目和 CSIS 战略技术计划的高级研究员。

艾伦在报告中表示,英伟达和 AMD 是世界上少数能够为人工智能或超级计算制造芯片的芯片设计师之一——具有非常强大的并行处理器和非常快的互连速度。 尤其是 Nividia 提供了一个名为 CUDA 的强大软件生态系统,程序员广泛使用该生态系统“编写大规模并行化软件, [basically all modern AI software]。”

照片 Nvidia Drive Pegasus 是世界上第一台用于 5 级机器人出租车的人工智能超级计算机,于 2018 年 1 月 9 日在内华达州拉斯维加斯的拉斯维加斯会议中心举行的 CES 消费者技术贸易展上展出。(Alex Wong/Getty Images)

“任何寻求停止使用 Nvidia 芯片的客户都必须离开 CUDA 生态系统…… [Thus]CUDA 软件和 Nvidia 硬件的组合产品 [explained] 为什么英伟达占中国人工智能芯片销售额的 95%,”艾伦说。

与此同时,美国近期的制裁也吸取了过去的教训,试图彻底阻止中国军方获得先进芯片。

过去,尽管美国采取措施限制美国对中国军方的技术出口,但美国公司设计的芯片最终仍落入中国人民解放军手中。

中共军民融合战略

中共的军民融合战略使美国监管机构几乎无法区分中国的军事和非军事最终用户,这是美国大多数出口管制的基础。

融合模式允许中国军方绕过美国的出口管制,并通过其民间同行秘密获得美国的技术和设备——这是中共利用的漏洞。

艾伦的报告称,奥巴马政府在 2015 年阻止美国芯片制造商英特尔将其高端至强芯片出售给中国军事超级计算机研究中心,例如国防科技大学 (NUDT)。 虽然该政策终止了美国公司向中国军方的直接销售,但在阻止向帮助中国军方逃避出口管制的空壳公司的间接销售方面完全无效。

“中国国防科技大学不仅在限制措施生效后建造了新的全球领先的超级计算机,而且这些新的超级计算机仍然使用最新、最好的(和被禁止的)英特尔至强芯片。 更广泛地说,对中国各类军事装备的检查发现,它们极度依赖美国芯片,”报告称。

然而,拜登政府实施的最新出口限制实质上是为了“终止所有销售 [of high-end AI chips] 到中国”,无论其军事或民用用途如何。

芯片禁令扩大到“人才”

此外,新的“外国直接产品规则”不仅适用于英伟达或 AMD。 它将切断中国使用某些芯片制造设备和使用美国技术制造的芯片,无论这些芯片是否在美国制造。

全面禁令还延伸到“人才”,有效地禁止美国人支持限制所涵盖的芯片的开发或生产。

根据新规定,在中国芯片相关公司工作的美国公民将面临失去美国公民身份或辞去在中国工作的选择。

多年来,美国对中国的出口管制只针对技术、产品、公司或组织。 然而,新禁令首次将出口管制扩大到美国公民和绿卡持有人。 这被认为是迄今为止对中国半导体行业最严格的禁令。

报道还提到,美国公司在称为电子设计自动化(EDA)的芯片设计软件方面具有绝对优势。 该软件使设计人员能够创建“令人惊讶的复杂 [chip] 蓝图。”

而 EDA 市场的三大领先公司分别是 Mentor Graphics、Cadence Design Systems 和 Synopsys,它们的总部和大部分员工都在美国。

根据波士顿咨询集团 (BCG) 和半导体行业协会 (SIA) 于 2021 年 4 月发布的联合报告 (pdf),总部位于美国的公司在 CPU、GPU、或为 PC、数据中心服务器、人工智能分析和汽车 ADAS 系统供电的 FPGA。

报告称,2019 年美国公司在全球半导体制造设备中的份额合计超过 40%,而中国的份额不到 5%。

中国芯片制造商目前无法生产一些最先进的芯片。 在华盛顿的新制裁下,中国公司可能很难从非国产芯片制造商那里获得尖端芯片。

超级计算机技术的巨大差距

研究表明,中国的超级计算机产业严重依赖国外产品,尤其是其核心部件和应用软件所使用的芯片。

2021年第一期中国期刊《科学与文化评论》发表了北京清华大学科学史系博士后司宏伟的题为“中国超级计算机发展的反思”(pdf)的论文。

司在论文中说,2010年11月,中国国防科技大学组装的超级计算机天河一号是当时世界上最快的超级计算机。 然而,其90%以上的核心部件来自美国公司英特尔和AMD,例如其CPU和GPU。

同样,在 2013 年 6 月至 2015 年 11 月期间被评为最快超级计算机的下一次迭代天河二号被发现在其硬件系统中几乎完全使用美国制造的组件,包括商用微处理器和主要组件阵列。

最近,中国组装的超级计算机神威太湖之光于 2016 年 6 月首次亮相,据说使用的是中国设计的 SW26010 处理器,据该论文称,该处理器远远落后于国际超级计算标准。

2019年,论文作者司宏伟采访了中国超级计算机专家、中国科学院院士周兴明。 周说,中国制造的CPU综合性能低、功耗大,在设计上比国外产品落后1代以上,比领先竞争对手落后2代以上。

此外,司说,中国的超级计算机在软件系统上也远远落后,比如天河一号和天河二号超级计算机上安装的国产麒麟操作系统“尚未建立大型软件”开发和用户生态链。”

他形容中国的应用软件自主研发能力在主要依赖国外现成产品的计算领域“极其有限”。

据中国媒体报道,天河二号超级计算机自2014年在广州数据中心亮相以来,很少用于中共重大科研项目。 2015年,数据中心的利用率仅为60%,而其83%的客户为政府机构、高校和科研院所,企业用户仅为17%。

司说,目前中国超级计算机的发展模式只能模仿和依赖别人的技术,一旦切断外部供应,困难就会接踵而至。

德国气候计算中心 DKRZ(Deutsches Klimarechenzentrum)的一名员工于 2017 年 6 月 7 日在德国汉堡的德国气候计算中心检查 2016 年安装的 Mistral 超级计算机。  (莫里斯麦克马森/盖蒂图片社)