La Cina corre per costruire il suo ecosistema di chip AI mentre le restrizioni statunitensi incidono. Ecco come si posiziona la sua catena di approvvigionamento.

Mentre gli Stati Uniti impediscono alla Cina di acquistare semiconduttori avanzati utilizzati nello sviluppo dell'intelligenza artificiale, Pechino ripone le sue speranze in alternative nazionali come Huawei.

Il compito è reso ancora più arduo dal fatto che le restrizioni imposte dagli Stati Uniti non solo impediscono alla Cina di accedere ai chip più avanzati al mondo, ma limitano anche la disponibilità di tecnologie essenziali per la creazione di un ecosistema di chip di intelligenza artificiale.

Tali vincoli interessano l'intera filiera dei semiconduttori, dalla progettazione e produzione delle attrezzature impiegate per realizzare chip di intelligenza artificiale fino agli elementi di supporto come i chip di memoria.

Pechino ha mobilitato decine di miliardi di dollari per cercare di colmare queste lacune, ma nonostante sia riuscita a ottenere alcuni risultati "con la forza bruta", secondo gli esperti ha ancora molta strada da fare.

"I controlli statunitensi sulle esportazioni di chip AI avanzati di Nvidia hanno incentivato l'industria cinese a sviluppare alternative, rendendo al contempo più difficile per le aziende nazionali farlo", ha affermato Paul Triolo, partner e vicepresidente senior per la Cina presso la società di consulenza DGA-Albright Stonebridge Group.

Ecco come la Cina si posiziona rispetto al resto del mondo in quattro segmenti chiave necessari per costruire chip di intelligenza artificiale.

Nvidia è considerata l'azienda leader mondiale nella produzione di chip per l'intelligenza artificiale, ma è importante capire che non produce fisicamente i chip utilizzati per l'addestramento e l'elaborazione dell'intelligenza artificiale.

Piuttosto, l'azienda progetta chip di intelligenza artificiale, o più precisamente, unità di elaborazione grafica. Gli ordini per i progetti di GPU brevettati dall'azienda vengono poi inviati alle fonderie di chip, produttori specializzati nella produzione in serie di semiconduttori di altre aziende.

Mentre concorrenti americani come AMD e Broadcom offrono diverse alternative, i design delle GPU di Nvidia sono ampiamente riconosciuti come lo standard del settore. La domanda di chip Nvidia è così forte che i clienti cinesi hanno continuato ad acquistare qualsiasi chip dell'azienda su cui riuscissero a mettere le mani.

Ma Nvidia sta facendo i conti con le restrizioni sempre più severe imposte da Washington. Ad aprile, l'azienda ha rivelato che ulteriori restrizioni le avevano impedito di vendere il suo processore H20 ai clienti cinesi.

L'H20 di Nvidia era una versione meno sofisticata del suo processore H100, progettato specificamente per aggirare i precedenti controlli sulle esportazioni. Ciononostante, secondo gli esperti, era comunque più avanzato di qualsiasi altro processore disponibile sul mercato cinese. Ma la Cina spera di cambiare le cose.

In risposta alle restrizioni, sempre più aziende cinesi del settore dei semiconduttori si sono lanciate nel settore dei processori per l'intelligenza artificiale. Tra queste, un'ampia gamma di startup emergenti, come Enflame Technology e Biren Technology, che cercano di assorbire miliardi di dollari di GPU lasciati da Nvidia .

Ma nessuna azienda cinese sembra più vicina a fornire una vera alternativa a Nvidia di HiSilicon, la divisione di progettazione chip di Huawei.

La GPU più avanzata di Huawei in produzione di massa è l'Ascend 910B. Si prevedeva che la prossima generazione dell'Ascend 910C avrebbe dovuto iniziare le spedizioni in massa già a maggio, anche se non sono emersi aggiornamenti.

Dylan Patel, fondatore, CEO e analista capo di SemiAnalysis, ha dichiarato alla CNBC che, sebbene i chip Ascend rimangano indietro rispetto a Nvidia, dimostrano che Huawei ha compiuto progressi significativi.

"Rispetto ai chip Nvidia soggetti a restrizioni all'esportazione, il divario prestazionale tra Huawei e H20 è inferiore a una generazione intera. Huawei non è molto indietro rispetto ai prodotti che Nvidia è autorizzata a vendere in Cina", ha affermato Patel.

Ha aggiunto che l'anno scorso il 910B era indietro di due anni rispetto a Nvidia, mentre l'Ascend 910C è indietro di solo un anno.

Tuttavia, sebbene ciò suggerisca che le capacità di progettazione delle GPU cinesi abbiano fatto grandi passi avanti, il design è solo uno degli aspetti che ostacola la creazione di un ecosistema competitivo di chip AI.

Per la produzione delle sue GPU, Nvidia si affida a TSMC, la più grande fonderia di chip su contratto del mondo, che produce la maggior parte dei chip avanzati al mondo.

TSMC rispetta i controlli sui chip statunitensi e non può accettare ordini di chip da aziende presenti nella blacklist commerciale statunitense. Huawei è stata inserita nella lista nel 2019.

Ciò ha spinto i progettisti di chip cinesi come Huawei ad avvalersi di fonderie di chip locali, la più grande delle quali è SMIC.

SMIC è molto indietro rispetto a TSMC: è ufficialmente nota per essere in grado di produrre chip a 7 nanometri , richiedendo tecnologie meno avanzate rispetto alla produzione a 3 nanometri di TSMC. Dimensioni nanometriche più piccole portano a una maggiore potenza di elaborazione ed efficienza dei chip.

Ci sono segnali che SMIC abbia fatto progressi. Si sospetta che l'azienda sia stata responsabile dello sviluppo di un chip 5G a 5 nanometri per il Mate 60 Pro di Huawei, che aveva scosso la fiducia nei controlli sui chip statunitensi nel 2023. L'azienda, tuttavia, ha ancora molta strada da fare prima di poter produrre in serie GPU avanzate in modo economicamente vantaggioso.

Secondo Ray Wang, analista indipendente specializzato in chip e tecnologie, la capacità operativa nota di SMIC è irrisoria rispetto a quella di TSMC.

"Huawei è un'ottima azienda produttrice di chip, ma non ha ancora buoni produttori nazionali di chip", ha affermato Wang, sottolineando che Huawei starebbe lavorando sulle proprie capacità di fabbricazione.

Ma la mancanza di attrezzature produttive essenziali ostacola entrambe le aziende.

La capacità di SMIC di soddisfare i requisiti GPU di Huawei è limitata dal noto problema dei controlli sulle esportazioni, ma in questo caso dai Paesi Bassi.

Sebbene i Paesi Bassi non abbiano progettisti o produttori di semiconduttori di rilievo, ospitano l' ASML , il principale fornitore mondiale di apparecchiature avanzate per la produzione di chip: macchine che utilizzano fasci di luce o di elettroni per trasferire schemi complessi su wafer di silicio, che costituiscono la base dei microchip.

In conformità con i controlli sulle esportazioni statunitensi, il Paese ha accettato di bloccare la vendita delle più avanzate macchine litografiche ultraviolette (EUV) di ASML. Questi strumenti sono fondamentali per la produzione di GPU avanzate su larga scala e a costi contenuti.

Secondo Jeff Koch, analista di SemiAnalysis, l'EUV rappresenta l'ostacolo più significativo per la produzione cinese di chip avanzati. "Hanno a disposizione la maggior parte degli altri utensili, ma la litografia limita la loro capacità di scalare verso nodi di processo a 3 nm e inferiori", ha dichiarato alla CNBC.

La SMIC ha trovato metodi per aggirare le restrizioni della litografia utilizzando i sistemi di litografia ultravioletta profonda meno avanzati dell'ASML, che presentano relativamente meno restrizioni.

Attraverso questa "forza bruta", la produzione di chip a 7 nm è fattibile, ma le rese non sono buone e la strategia sta probabilmente raggiungendo il suo limite, ha affermato Koch, aggiungendo che "alle rese attuali sembra che SMIC non riesca a produrre abbastanza acceleratori nazionali per soddisfare la domanda".

SiCarrier Technologies, un'azienda cinese che lavora sulla tecnologia litografica, sarebbe collegata a Huawei.

Ma imitare gli strumenti litografici esistenti potrebbe richiedere anni, se non decenni, ha affermato Koch. Invece, è probabile che la Cina persegua altre tecnologie e tecniche litografiche diverse per promuovere l'innovazione piuttosto che l'imitazione, ha aggiunto.

Sebbene le GPU siano spesso identificate come i componenti più critici nell'elaborazione dell'intelligenza artificiale, non sono le uniche. Per gestire l'addestramento e l'elaborazione dell'intelligenza artificiale, le GPU devono funzionare insieme ai chip di memoria, che sono in grado di memorizzare i dati all'interno di un "chipset" più ampio.

Nelle applicazioni di intelligenza artificiale, un tipo specifico di memoria, noto come HBM, è diventato lo standard del settore. SK Hynix , azienda sudcoreana ha assunto la leadership nel settore dell'HBM. Altre aziende del settore includono Samsung e la statunitense Micron. .

"In questa fase di sviluppo dell'intelligenza artificiale, la memoria ad alta larghezza di banda è diventata essenziale per l'addestramento e l'esecuzione dei modelli di intelligenza artificiale", ha affermato l'analista Wang.

Analogamente ai Paesi Bassi, la Corea del Sud sta collaborando con le restrizioni sui chip imposte dagli Stati Uniti e, a dicembre, ha iniziato a conformarsi alle nuove restrizioni sulla vendita di alcuni chip di memoria HBM alla Cina.

In risposta a ciò, il produttore cinese di chip di memoria ChangXin Memory Technologies, o CXMT, in collaborazione con la società di confezionamento e collaudo di chip Tongfu Microelectronics, è nelle prime fasi della produzione di HBM, secondo quanto riportato da Reuters .

Secondo Wang, si prevede che CXMT sarà indietro di tre o quattro anni rispetto ai leader mondiali nello sviluppo di HBM, nonostante si trovi ad affrontare notevoli ostacoli, tra cui i controlli sulle esportazioni di apparecchiature per la produzione di chip.

Ad aprile SemiAnalysis stimava che CXMT avrebbe impiegato un anno prima di raggiungere un volume ragionevole.

Secondo quanto riportato, la fonderia cinese Wuhan Xinxin Semiconductor Manufacturing starebbe costruendo una fabbrica per la produzione di wafer HBM. Un rapporto dell'SCMP afferma che Huawei Technologies avrebbe stretto una partnership con l'azienda per la produzione di chip HBM, sebbene le due aziende non abbiano confermato la partnership.

Huawei ha fatto affidamento sulle scorte di HBM di fornitori come Samsung per utilizzarle nel suo processore AI Ascend 910C, ha affermato SemiAnalysis in un rapporto di aprile, sottolineando che, sebbene il chip sia stato progettato a livello nazionale, si basa comunque su prodotti esteri ottenuti prima o nonostante le restrizioni.

"Che si tratti di HBM della Samsung, di wafer della TSMC o di apparecchiature provenienti da America, Paesi Bassi e Giappone, la dipendenza dall'industria straniera è notevole", ha affermato SemiAnalysis.