昨天，彭博社一篇報(bào)道（見原文鏈接）透露了一些新情況：1、BIS在討論對(duì)全柵極（GAA FET，環(huán)繞柵極場效應(yīng)晶體管）晶體管技術(shù)進(jìn)行出口管制，已經(jīng)有了規(guī)則草案，并且提交給了技術(shù)咨詢委員會(huì)討論；美國政府還在推動(dòng)盟友也管制GAA技術(shù)。2、BIS在研究對(duì)高帶寬內(nèi)存芯片（HBM）施加新的出口管制，也還在討論，且似乎內(nèi)部意見還不一致。

我在中提到，美國政府對(duì)中國半導(dǎo)體的出口管制標(biāo)線已經(jīng)基本確定，下一步進(jìn)入了補(bǔ)漏洞階段。BIS過去兩年保持了每隔一年進(jìn)行一次較大的規(guī)則修補(bǔ)的節(jié)奏（2022年10月7日、2023年10月17日），今年的修補(bǔ)出來的時(shí)間節(jié)點(diǎn)大概率也在10月份、美國總統(tǒng)大選前。這次對(duì)GAA和HBM的出口管制可能是其中的一部分。當(dāng)然，也存在一種可能是它作為單獨(dú)的管制規(guī)則，在今年夏天左右的時(shí)間發(fā)布。

GAA的基本原理是在芯片越來越小的情況下，通過改進(jìn)芯片結(jié)構(gòu)來解決微縮線寬（增加單位面積晶體管密度）帶來的更大的漏電問題，是相比它的前輩用于28nm以上節(jié)點(diǎn)的平面Planar FET結(jié)構(gòu)、14nm節(jié)點(diǎn)之后立體的FinFET結(jié)構(gòu)更先進(jìn)的芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

早期的芯片制造使用的是平面的Planar FET（平面場效應(yīng)晶體管）結(jié)構(gòu)。就像一層層的平房，適合比較大的土地（制程節(jié)點(diǎn)）。但當(dāng)我們需要更小的土地（如14nm以下制程節(jié)點(diǎn)）時(shí)，平房結(jié)構(gòu)就不夠用了，而且出了很多問題比如漏電，就像老房子漏水一樣。

為了解決這些問題，行業(yè)在14nm節(jié)點(diǎn)引入Fin FET（鰭式場效應(yīng)晶體管）結(jié)構(gòu)。就像把平房變成了多層公寓樓，能在相同面積的土地上容納更多的住戶（晶體管）。臺(tái)積電從14nm到3nm的芯片制造過程中一直使用這種“公寓樓”結(jié)構(gòu)。但是，當(dāng)公寓樓的每一層樓層高度越來越低，接近3nm時(shí)，這種結(jié)構(gòu)也接近它的極限了，就像公寓樓不能無限制地增加層高一樣。

GAA這種結(jié)構(gòu)是三星首先發(fā)明的，在2022年開始大規(guī)模生產(chǎn)3nm的GAA芯片。臺(tái)積電要在2025年量產(chǎn)的2nm節(jié)點(diǎn)會(huì)正式采用GAA架構(gòu)。英特爾也在積極開發(fā)被稱為Ribbon FET的GAA技術(shù)，預(yù)計(jì)將在其20A節(jié)點(diǎn)（2nm等效節(jié)點(diǎn)）中使用，2024年量產(chǎn)。這意味著從2nm開始，芯片制造就像是從公寓樓變成了摩天大樓，每一層都環(huán)繞著中心柱（柵極），這樣就可以在有限的土地上建更多的房間，并且更加節(jié)能。未來更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)也將繼續(xù)使用這種摩天大樓式的技術(shù)。

在GAA之后，還會(huì)有更更先進(jìn)的FS-FET（叉片式場效應(yīng)晶體管）和CFET（互補(bǔ)場效應(yīng)晶體管）技術(shù)，就好比在摩天大樓中加入智能化管理系統(tǒng)，不僅能建造更多的房間，還能更加高效地管理能源和資源。

GAA技術(shù)本身門檻不見得有多高，我國現(xiàn)在有一些已經(jīng)發(fā)表的論文和實(shí)驗(yàn)室的研究，但了解和知道這種技術(shù)和讓它工程化和實(shí)際落地完全是兩碼事。因?yàn)檎嬲慨a(chǎn)這種芯片，需要能設(shè)計(jì)GAA架構(gòu)的EDA，但美國2023年已經(jīng)禁止美國公司對(duì)中國出口這種EDA，且還把這種限制納入了瓦森納安排，參加了瓦森納的國家都沒法對(duì)中國出口，所以GAA在中國的實(shí)際應(yīng)用是被卡了。

中芯國際據(jù)說在積極研發(fā)GAA，但目前國內(nèi)最先進(jìn)的半導(dǎo)體制程工藝只到了7nm，F(xiàn)in FET都還沒有完全掌握。GAA技術(shù)是用在2nm和更先進(jìn)的制程，制造這種芯片需要用到EUV，中國也拿不到。美國要管制GAA，就好比對(duì)一個(gè)還沒學(xué)會(huì)跑的小孩說要禁止他穿耐克的跑鞋，實(shí)際意義和殺傷力都有限。

但就像一些行業(yè)專家分析的，中國可以從5nm就開始探索引入GAA，在沒有EUV的情況下，用DUV和多重曝光，使用GAA結(jié)構(gòu)，但這樣生產(chǎn)的芯片良率肯定會(huì)很低，也不可能很快產(chǎn)業(yè)化。

彭博社放出的消息沒有說BIS具體想怎么管制GAA，考慮到能設(shè)計(jì)GAA架構(gòu)芯片的EDA已經(jīng)管制了，剩下的無非就是兩種手段：一是管制使用了GAA技術(shù)設(shè)計(jì)并制造的芯片。由于2022年10月7號(hào)以來的半導(dǎo)體出口管制已經(jīng)基本卡斷了14nm以下制程芯片的對(duì)華出口，而GAA架構(gòu)一般是用來設(shè)計(jì)2nm及更小制程的芯片，所以這樣管制的意義很有限。

另一種方法是管制“GAA技術(shù)”本身。

BIS可能又會(huì)祭出EAR（特別是第744.6節(jié)）對(duì)“美國人”（美國公民、綠卡、在美外國人、根據(jù)美國法律或在美國境內(nèi)設(shè)立的實(shí)體）活動(dòng)的控制，規(guī)定這些美國人無論身在何處，如果從事支持研發(fā)或使用GAA技術(shù)的活動(dòng)，都得申請(qǐng)?jiān)S可。

EAR對(duì)“支持”的定義很廣泛，包括“促進(jìn)”（讓某件事變得更容易）任何運(yùn)輸或履行任何合同或服務(wù)，可能以任何方式協(xié)助或有利于被禁止的最終用途等。這種“美國人”控制也給BIS權(quán)力，可以通知“美國人”某種特定類型的活動(dòng)“可能涉及”被控制的最終用途。10.7規(guī)則限制“美國人”支持支持在中國研發(fā)或生產(chǎn)先進(jìn)芯片和芯片制造設(shè)備，導(dǎo)致大批中國fab廠美國員工離職，就是用的這種“美國人”控制。簡言之，如果中國的fab廠的GAA項(xiàng)目雇傭了“美國人”，會(huì)受到影響。

彭博的消息說GAA的管制規(guī)則草案已經(jīng)提交給了技術(shù)咨詢委員會(huì)討論，這可能說明BIS出臺(tái)規(guī)則的可能性很高了。因?yàn)樗话阍谝豁?xiàng)新規(guī)則草案已經(jīng)比較成熟，需要廣泛的技術(shù)和行業(yè)意見時(shí)，才會(huì)提交到技術(shù)咨詢委員會(huì)（TAC）討論。

GAA的規(guī)則草案現(xiàn)在很可能在BIS的半導(dǎo)體技術(shù)咨詢委員會(huì)（Semiconductor Equipment and Materials International Technical Advisory Committee, SEMI-TAC）手里，委員會(huì)會(huì)對(duì)規(guī)則的技術(shù)細(xì)節(jié)、行業(yè)影響和可行性進(jìn)行評(píng)估，并提供反饋和建議。

目前在GAA方面比較領(lǐng)先的有英特爾、IBM等美國公司，BIS應(yīng)該不會(huì)規(guī)定地特別嚴(yán)，因?yàn)闀?huì)讓三星和臺(tái)積電等非美國的公司撿漏。美國政府因此也一定會(huì)協(xié)調(diào)盟友拉齊對(duì)GAA的管制水位，就像在先進(jìn)半導(dǎo)體制造設(shè)備領(lǐng)域推動(dòng)達(dá)成美日荷蘭的協(xié)議一樣。

事實(shí)上，英國在今年3月通過“2024年出口管制修訂條例”已經(jīng)對(duì)GAA晶體管和技術(shù)進(jìn)行了出口管制，4月1日起正式生效。英國政府對(duì)其的技術(shù)描述是：

“環(huán)繞柵極場效應(yīng)晶體管”（‘GAAFET’）是指具有一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體導(dǎo)電通道元件，且具有環(huán)繞所有半導(dǎo)體導(dǎo)電通道元件并控制其電流的公共柵極結(jié)構(gòu)的器件。 該定義包括納米片或納米線場效應(yīng)晶體管和環(huán)繞柵極晶體管以及其他‘GAAFET’半導(dǎo)體通道元件結(jié)構(gòu)。

幾年前的瓦森納安排多邊機(jī)制會(huì)議上，美國和盟友也曾經(jīng)打算共同管制GAA，但最后因?yàn)槎砹_斯的一票否決而沒有成功。

所以，就GGA實(shí)施多邊的出口管制在美國和盟友之間是有比較強(qiáng)的政治共識(shí)的。但GAA技術(shù)確實(shí)不同于DUV，掌握它的公司不少，且分散在韓國、日本、瑞士、德國等多個(gè)國家和臺(tái)灣地區(qū)，要協(xié)調(diào)這么多國家和地區(qū)，難度不小，能不能成功還有一些變數(shù)。

HBM（High Bandwidth Memory，高帶寬內(nèi)存）是一種先進(jìn)的內(nèi)存技術(shù)。想象你有一棟大樓，每一層樓都是一個(gè)書庫，里面裝滿了書。你需要快速找到某本書，但每層樓只有一個(gè)樓梯連接，這樣就很慢。HBM相當(dāng)于把多個(gè)存儲(chǔ)芯片（書庫）垂直堆疊在一起（多層堆疊），每個(gè)芯片就像大樓的一層，可以在有限的空間放入更多的存儲(chǔ)單元（書）；它還在每層樓之間安了很多電梯（硅通孔），這樣你就可以更快地在樓層之間移動(dòng)，快速找到你想要的書。這就是HBM的基本原理。

BIS對(duì)HBM的管制，彭博透露的信息更少，而且看起來好像還不一定會(huì)出。就HBM來說，對(duì)我們制約最大的是前端的DRAM存儲(chǔ)芯片，因?yàn)槊绹暗某隹诠苤?，已?jīng)把我們能獲得的這類芯片限制在18nm的水平。在后端的封裝方面情況就好很多，需要的鍵合與解鍵合設(shè)備、電鍍與CMP、TSV設(shè)備等目前都在逐漸國產(chǎn)替代，至少不存在“有沒有”的問題，而是好壞的問題（良率高低），國內(nèi)肯定慢慢會(huì)提升，但確實(shí)需要時(shí)間。

BIS這次醞釀的對(duì)GAA和HBM的出口管制，著眼點(diǎn)還是和中國在人工智能領(lǐng)域的競爭。GAA通過全柵極的3D結(jié)構(gòu)，能夠在同樣的芯片面積上集成更多的晶體管，意味著計(jì)算性能大幅提升，AI模型訓(xùn)練速度加快。另外它還夠更有效地控制電流和減少漏電，能耗較低，可以節(jié)省大量電力，這在電力供應(yīng)越來越制約模型訓(xùn)練的當(dāng)下是很重要的。HBM則大大提高了模型訓(xùn)練所需數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群托?，同時(shí)也能降低功耗，特別適合需要快速數(shù)據(jù)處理和高性能計(jì)算的模型訓(xùn)練場景。

但這些新的出口管制對(duì)國內(nèi)實(shí)際的殺傷力和影響可能是有限的，因?yàn)檎麄€(gè)行業(yè)已經(jīng)處在被嚴(yán)重限制的狀態(tài)，市場也有足夠的心理預(yù)期，不至于像10·7規(guī)則剛出來一樣引發(fā)全面震動(dòng)。這次的規(guī)則，和美國前段要對(duì)大模型出口管制的Enforce Act、限制中國公司遠(yuǎn)程訪問美國云服務(wù)的Remote Access Security Act等類似，對(duì)中國展示強(qiáng)硬的政治姿態(tài)大于實(shí)際的遏制效果。最近拜登政府出來不少這樣的限制政策，估計(jì)在11月份大選之前陸續(xù)還會(huì)有，無須大驚小怪。

加入知識(shí)星球獲得更多芯片出口管制的洞見和行業(yè)信息：