بر اساس گزارش جی.پی. مورگان (از طریق @rwang07) و SemiAnalysis، شرکت‌های چینی هواوی و کمبریکون تولید شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی خود را در کارخانه‌های مستقر در چین افزایش داده‌اند. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، چین تا سال ۲۰۲۶ بیش از یک میلیون شتاب‌دهنده هوش مصنوعی توسعه‌یافته و تولیدشده داخلی را تنها از این دو شرکت دریافت خواهد کرد. این مقدار به سختی برای برکناری پردازنده‌های گرافیکی هوش مصنوعی انویدیا در جمهوری خلق کافی خواهد بود، اما قطعاً گام بزرگی به سوی خودکفایی در هوش مصنوعی است.

با این حال، باید دید که آیا صنعت چین می‌تواند میلیون‌ها شتاب‌دهنده هوش مصنوعی تولید کند، زیرا به نظر می‌رسد دو گلوگاه اصلی وجود دارد — ظرفیت کارخانه‌های پیشرفته نیمه‌رسانا و عرضه حافظه HBM. علاوه بر این، باید دید که آیا این پردازنده‌ها می‌توانند عملکرد کافی برای صنعت هوش مصنوعی چین ارائه دهند.

دیگر خبری از TSMC برای شرکت‌های هوش مصنوعی چین نیست (تقریباً)

اگرچه به طور گسترده‌ای باور بر این بود که هواوی بخش قابل توجهی از شتاب‌دهنده‌های Ascend 910B خود را در کارخانه‌های شرکت بین‌المللی تولید نیمه‌رسانا (SMIC) در چین تولید می‌کند، اما این شرکت در واقع از شرکت‌های پوششی برای ثبت سفارش با TSMC استفاده کرده و بزرگترین ریخته‌گری جهان را فریب داده تا سیلیکون Ascend 910B را بسازد.

در واقع، تقریباً تمام توسعه‌دهندگان شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی مستقر در چین — از Cambricon Illuvatar CoreX گرفته تا Biren و Enflame — یا از خدمات TSMC استفاده کرده‌اند یا همچنان استفاده می‌کنند. با این حال، تنها هواوی موفق شده است TSMC را فریب دهد و یک پردازنده هوش مصنوعی با عملکرد بالا را در تایوان تولید کند، با وجود اینکه در لیست نهادهای وزارت بازرگانی ایالات متحده قرار دارد که TSMC (و سایر شرکت‌ها) را از همکاری با این غول فناوری پیشرفته چینی منع می‌کند.

از زمان قرار دادن هواوی در لیست سیاه در سال ۲۰۲۰، که شرکت‌ها را ملزم می‌کند برای ارسال هر دستگاه حاوی فناوری آمریکایی به این شرکت، مجوز صادرات از دولت ایالات متحده دریافت کنند، دولت ایالات متحده تعداد زیادی از توسعه‌دهندگان شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی و پردازنده‌های مرکزی مستقر در چین را در لیست نهادهای خود قرار داده و تحریم‌های بسیار جدی علیه بخش‌های هوش مصنوعی/HPC و نیمه‌رسانای چین اعمال کرده است. در نتیجه، تنها تعداد انگشت‌شماری از شرکت‌های جمهوری خلق می‌توانند از خدمات TSMC شامل فناوری‌های فرآیند کم و بیش پیچیده استفاده کنند. آنهایی که هنوز می‌توانند با TSMC کار کنند، اکنون طرح‌های ساده‌سازی شده ( تا ۳۰ میلیارد ترانزیستور در گره تولید کلاس ۱۶ نانومتری) را تولید می‌کنند که توسط یک ارائه‌دهنده OSAT قابل اعتماد بسته‌بندی شده و سیستم‌های سطح پایه را هدف قرار می‌دهند.

زمان ورود SMIC فرا رسیده است

در حالی که SMIC ظاهراً تا همین اواخر شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی برای هواوی تولید نمی‌کرد، این شرکت پردازنده‌های HiSilicon Kirin 9000S و سیستم-روی-تراشه‌های (SoC) مشابه را برای گوشی‌های هوشمند تولید می‌کرد. این امر نه تنها به هواوی کمک کرد تا بدون استفاده از پردازنده‌ها و مدل‌های محدود شده کوالکام به بازار گوشی‌های هوشمند رده بالا بازگردد، بلکه SMIC را قادر ساخت تا فناوری ساخت کلاس ۷ نانومتری (که به N+2 نیز معروف است) خود را بهبود بخشد. با در نظر گرفتن اینکه Kirin 9000S دارای اندازه دای حدود ۱۰۷ میلی‌متر مربع است، در حالی که شتاب‌دهنده هوش مصنوعی Ascend 910B دارای اندازه دای ۶۶۵ میلی‌متر مربع است، استفاده از اولی برای پاکسازی گره بسیار منطقی است.

هر دو SemiAnalysis و تحلیلگر Lennart Heim تخمین می‌زنند که هواوی به طور غیرقانونی حدود ۳ میلیون دای Ascend 910B را از TSMC در سال ۲۰۲۴ به دست آورده است، که برای مونتاژ حدود ۱.۴ تا ۱.۵ میلیون واحد پردازش عصبی (NPU) Ascend 910C که از دو دای Ascend 910B استفاده می‌کنند، کافی خواهد بود. ۱.۵ میلیون NPU Ascend 910C برای هواوی کافی است تا به تجهیز مراکز داده هوش مصنوعی خود با شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی داخلی ادامه دهد و به طور بالقوه آنها را به اشخاص ثالث عرضه کند.

SemiAnalysis معتقد است که هواوی تا کنون سیلیکون خود را تمام کرده بود، اما شریک آن SMIC تولید Ascend 910B (یا هر نامی که دارد) را در سه ماهه سوم سال ۲۰۲۴ آغاز کرد و به تدریج خروجی را به صدها هزار واحد در نیمه اول سال ۲۰۲۵ افزایش داد. این افزایش قرار است ادامه یابد و هواوی را قادر می‌سازد تا طبق گزارش SemiAnalysis، تا ۱.۲ میلیون دای Ascend 910B را در سه ماهه چهارم سال جاری بسازد.

SMIC به نظر می‌رسد در فناوری‌های تولید کلاس ۷ نانومتری پیشرفت کرده و اکنون می‌تواند حجم قابل توجهی از دای‌های Ascend را تولید کند. تحلیلگران تخمین می‌زنند که تنها ۲۰,۰۰۰ شروع ویفر در ماه (WSPM) می‌تواند تولید چندین میلیون تراشه را سالانه امکان‌پذیر کند. ظرفیت کلی گره پیشرفته SMIC پیش‌بینی می‌شود تا پایان سال ۲۰۲۵ به ۴۵,۰۰۰ ویفر در ماه، تا سال ۲۰۲۶ به ۶۰,۰۰۰ و تا سال ۲۰۲۷ به ۸۰,۰۰۰ افزایش یابد.

البته، بازده کلاس ۷ نانومتری SMIC همچنان پایین‌تر از TSMC است، به ویژه برای تراشه‌های بزرگ مانند NPUهای Ascend. با این حال، اگر SMIC ۵۰٪ از خروجی خود را به Ascend اختصاص دهد، حتی با بازده کمتر از ۵۰٪، هواوی طبق گزارش SemiAnalysis، بیش از ۵ میلیون دای Ascend 910B را در سه ماهه چهارم سال ۲۰۲۶ دریافت خواهد کرد. سوال بزرگ این است که آیا حتی ۲.۲۵ میلیون پردازنده Ascend 910C برای برآورده کردن الزامات عملکرد هوش مصنوعی در اواخر سال ۲۰۲۶ کافی خواهد بود.

SMIC گلوگاه‌هایی دارد

جی.پی. مورگان در پیش‌بینی‌های خود در مورد تولید شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی چینی کمی محافظه‌کارتر است و می‌گوید که هواوی امسال ۶۰۰ تا ۶۵۰ هزار دای ‘معادل ۷۰۰ میلی‌متر مربع’ را از تولیدکنندگان محلی (که ممکن است شامل SMIC و شاید کارخانه خود هواوی باشد، اگرچه بعید است که این کارخانه در حال حاضر به اندازه کافی خوب باشد تا تراشه‌های درجه مرکز داده را تولید کند) و ۸۰۰ تا ۸۵۰ هزار دای را در سال ۲۰۲۶ دریافت خواهد کرد.

ما اندازه دای Ascend 910B تولید شده در SMIC را نمی‌دانیم، اما احتمالاً بزرگتر از همان پردازنده ساخته شده در TSMC است، احتمالاً نزدیک به ۷۰۰ میلی‌متر مربع، بنابراین تخمین‌های جی.پی. مورگان باید نزدیک به تعداد NPUهای واقعی باشد که هواوی ممکن است دریافت کند. تحلیلگران همچنین تخمین می‌زنند که Cambricon می‌تواند امسال ۲۵ تا ۳۰ هزار تراشه بزرگ از SMIC، در سال ۲۰۲۶ ۳۰۰ تا ۳۵۰ هزار و در سال ۲۰۲۷ ۴۵۰ تا ۴۸۰ هزار تراشه دریافت کند. به خاطر داشته باشید که تخمین‌های واحد فعلی، تولید در سطح ویفر پس از ورود ویفر را منعکس می‌کند.

به نظر می‌رسد جی.پی. مورگان در مورد خروجی SMIC به طور کلی بسیار محتاط است. تحلیلگران این شرکت ادعا می‌کنند که حدود شش ماه از شروع ویفر تا تکمیل تراشه طول می‌کشد، به علاوه دو ماه دیگر برای بسته‌بندی و مونتاژ ماژول، بنابراین اساساً SMIC هشت ماه طول می‌کشد تا یک Ascend 910C تولید کند.

برای مقایسه، برای گره‌های فرآیند کلاس ۷ نانومتری TSMC (مانند N7، N7+، N6)، زمان چرخه ویفر معمولی — از شروع ویفر تا ویفر پردازش شده کامل — بین ۹۰ تا ۱۰۰ روز متغیر است، بسته به عواملی مانند پیچیدگی فرآیند و اولویت مشتری. برای بسته‌بندی پیشرفته CoWoS-S، زمان تحویل بین ۳۰ تا ۶۰ روز است، بسته به پیچیدگی.

چرخه تولید SMIC در گره‌های کلاس ۷ نانومتری تقریباً دو برابر TSMC است، عمدتاً به دلیل اتکای آن به لیتوگرافی تنها DUV با چند الگوسازی سنگین. فناوری‌های فرآیند N7 و N7P TSMC نیز به لیتوگرافی DUV متکی بودند (فقط N7+ و N6 از EUV استفاده می‌کنند که آنها را قادر می‌سازد لایه‌های حیاتی را ساده کرده و مراحل کلی فرآیند را کاهش دهند)، اما چرخه آنها آنقدر طولانی نبود. شاید SMIC ابزارهای لیتوگرافی Twinscan NXT:1980i یا NXT:2000i رده بالاتر کمتری نسبت به TSMC دارد که یک گلوگاه اصلی برای تراشه‌های بزرگ مانند Ascend 910B ایجاد می‌کند، یا شاید کارخانه آن به طور کلی کارایی کمتری دارد (مثلاً ابزارهای کندتر، اتوماسیون کمتر). همچنین مشخص نیست که آیا SMIC بسته‌بندی پیشرفته را در داخل شرکت انجام می‌دهد یا باید به شرکت‌هایی مانند JCET مراجعه کند تا یک ماژول Ascend 910C را به طور کامل مونتاژ کند.

اگر ارزیابی جی.پی. مورگان دقیق باشد و SMIC/هواوی گلوگاه‌های اصلی کارخانه برای فناوری ساخت کلاس ۷ نانومتری و تراشه‌های بزرگ داشته باشند، پس افزایش ظرفیت کارخانه ممکن است بدون دسترسی به اسکنرهای نسبتاً پیشرفته ASML مانند Twinscan NXT:1980Di (بدون محدودیت برای چین، محدود شده برای SMIC) یا NXT:2000i (یک ابزار محدود شده برای چین) مشکل‌ساز باشد.

از آنجایی که هواوی به وضوح می‌داند که ظرفیت SMIC ممکن است برای برآورده کردن تقاضاهای آن برای پردازنده‌های کاربردی موبایل، پردازنده‌های مرکزی و شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی کافی نباشد، این شرکت به طور همزمان به شدت در تأسیسات ساخت خود سرمایه‌گذاری می‌کند. برای تجهیز آنها، ایجاد SiCarrier، سازنده ابزارهای کارخانه با جاه‌طلبی‌های بزرگ را تسهیل کرد و در سال‌های اخیر ۹ میلیارد دلار ابزار کارخانه خریداری کرد تا آنها را در کارخانه(ها) نصب کند، مهندسی معکوس کند و در SiCarrier بسازد.

اگر پروژه کارخانه هواوی موفقیت‌آمیز باشد، نه تنها کنترل بیشتری بر زنجیره تامین خود را برای این شرکت امکان‌پذیر می‌سازد، بلکه به طور بالقوه ظرفیت SMIC را برای سایر تراشه‌سازان چینی مانند Cambricon آزاد خواهد کرد. با این حال، بازسازی کل زنجیره تامین تجهیزات ساخت ویفر ممکن است حتی برای شرکتی مانند هواوی نیز کار بسیار دشواری باشد، زیرا حتی برای ساخت یک سیستم لیتوگرافی DUV پیچیده، نیاز به تکثیر چندین صنعت خواهد بود، نه فقط یک ابزار از ASML یا Nikon.

اگر هیچ محدودیتی برای ابزارهای پیشرفته کارخانه برای چین وجود نداشت، شرکت‌هایی مانند هواوی و SMIC احتمالاً تلاش می‌کردند تا چالش‌های کلاس ۷ نانومتری و احتمالاً حتی ۵ نانومتری و ۳ نانومتری را با رویکردی خشن با صرفاً تهیه ابزارهای بیشتر حل کنند. با این حال، حتی اگر این شرکت‌ها موفق به دستیابی به تعداد زیادی از NXT:1980Di ASML برای کارخانه‌های خود شوند، باز هم باید تکنیک‌هایی مانند الگوسازی چهارگانه خودتراز (SAQP) را کامل کرده و به بازدهی مناسب دست یابند که ممکن است سال‌ها طول بکشد.

گلوگاه HBM

اما در حالی که کمبود ابزارهای پیشرفته کارخانه و ظرفیت تولید برای گره‌های پیچیده چیزی است که از صنعت نیمه‌رسانای چین انتظار می‌رود، یک گلوگاه دیگر و کمتر آشکار برای شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی جمهوری خلق وجود دارد: عرضه حافظه HBM.

SemiAnalysis گزارش می‌دهد که خروجی شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی هواوی ممکن است نه تنها توسط ظرفیت کارخانه، بلکه توسط کمبود HBM نیز محدود شود. این شرکت ذخیره بزرگی از پشته‌های HBM — تقریباً ۱۱.۷ میلیون واحد، که ۷ میلیون از آنها تنها در یک ماه توسط سامسونگ قبل از اعمال محدودیت‌های صادراتی ایالات متحده بر HBM2E (و پیشرفته‌تر) در اواخر سال ۲۰۲۴ ارسال شده بود — ایجاد کرده بود. در حالی که این ذخیره تاکنون از تولید Ascend 910C هواوی پشتیبانی کرده است، انتظار می‌رود تا پایان سال ۲۰۲۵ به اتمام برسد، که تولید این NPUها را متوقف خواهد کرد مگر اینکه منابع جدیدی یافت شود.

تامین‌کننده اصلی DRAM داخلی چین، CXMT، در حال رقابت برای توسعه ظرفیت HBM خود است. این شرکت از مهندسان جذب شده، تجهیزات خارجی و بودجه دولتی بهره‌مند شده و اکنون می‌تواند محصولات DDR5 و HBM اولیه را تولید کند. با این حال، خروجی پیش‌بینی شده آن حدود ۲.۲ میلیون پشته HBM در سال ۲۰۲۶ تنها از حدود ۲۵۰,۰۰۰ تا ۴۰۰,۰۰۰ بسته Ascend 910C پشتیبانی خواهد کرد که به طور قابل توجهی کمتر از نیاز هواوی است. در حالی که CXMT به سرعت در حال گسترش است، از جمله همکاری‌های بسته‌بندی پیشرفته با JCET، Tongfu Microelectronics و Xinxin، اما هنوز فاقد مقیاس و کارایی رهبران جهانی مانند سامسونگ و SK hynix است.

در نتیجه، هواوی و سایر شرکت‌های چینی ممکن است تلاش کنند HBM تولید شده توسط رهبران بازار را به طور قاچاق وارد کشور کنند تا به ساخت پردازنده‌های هوش مصنوعی خود ادامه دهند. با این حال، با توجه به این محدودیت، صنعت سخت‌افزار هوش مصنوعی چین ممکن است نتواند بیشتر مقیاس‌پذیر شود مگر اینکه بتواند بر گلوگاه HBM غلبه کند.

خودکفایی چطور؟

انویدیا با دسترسی نامحدود به فناوری‌های فرآیند پیشرفته و عرضه HBM، می‌تواند میلیون‌ها پردازنده هوش مصنوعی با عملکرد بالا برای چین تولید کند. تا زمانی که محصولات آن الزامات کنترل صادرات ایالات متحده را برآورده کنند، این شرکت می‌تواند میلیون‌ها پردازنده گرافیکی — چه H20 با عملکرد نسبتاً پایین یا B30A با عملکرد بالا — را به چین ارسال کند تا تقاضاهای شرکای خود مانند علی‌بابا یا بایت‌دنس را برآورده سازد.

از آنجایی که هر دو H20 و B30A نسخه‌های کاهش‌یافته‌ای از H100 و B300 رده بالا به نظر می‌رسند، عرضه چنین پردازنده‌هایی توسط انویدیا نیز ممکن است محدود باشد، زیرا این شرکت ترجیح می‌دهد پردازنده‌های گرافیکی کامل‌تر را بفروشد. از یک سو، این بدان معناست که مشتریان مستقر در چین یا انویدیا می‌توانند ظرفیت اضافی را از ارائه‌دهندگان خدمات ابری به دست آورند. از سوی دیگر، این بدان معناست که تقاضای برآورده نشده‌ای برای پردازنده‌های هوش مصنوعی در جمهوری خلق وجود دارد، بازاری که ممکن است توسط شرکت‌های سخت‌افزار هوش مصنوعی داخلی مورد توجه قرار گیرد.

با این حال، شایعات اخیر حاکی از آن است که دولت چین می‌خواهد شرکت‌های چینی سخت‌افزار هوش مصنوعی داخلی را خریداری کنند تا صنعت داخلی را تقویت کنند. اگر چین واقعاً هدف خودکفایی سخت‌افزار هوش مصنوعی را تعیین کند، ممکن است از رویکرد خشن برای تولید سخت‌افزار هوش مصنوعی — هم محاسباتی و هم حافظه — استفاده کند و آنها را بدون توجه به بازده و هزینه بسازد. با این حال، با توجه به عدم قطعیت‌ها در مورد ظرفیت کارخانه‌های پیشرفته و عرضه HBM، این استراتژی ممکن است کارساز نباشد.

علاوه بر این، موانع دیگری مانند اکوسیستم‌های تکه‌تکه شده و فراگیر بودن پشته نرم‌افزاری CUDA انویدیا وجود دارد که ممکن است مانع از خودکفایی چین در زمینه سخت‌افزار و نرم‌افزار هوش مصنوعی در آینده قابل پیش‌بینی شود.