A China corre para construir seu ecossistema de chips de IA enquanto as restrições dos EUA o afetam. Veja como sua cadeia de suprimentos se compara

Com os EUA restringindo a China de comprar semicondutores avançados usados ​​no desenvolvimento de inteligência artificial, Pequim está depositando esperanças em alternativas nacionais, como a Huawei.

A tarefa se tornou mais desafiadora pelo fato de que as restrições dos EUA não apenas inibem o acesso da China aos chips mais avançados do mundo, mas também restringem a disponibilidade de tecnologia vital para a criação de um ecossistema de chips de IA.

Essas restrições abrangem toda a cadeia de valor dos semicondutores, desde o design e o equipamento de fabricação usados ​​para produzir chips de IA até elementos de suporte, como chips de memória.

Pequim mobilizou dezenas de bilhões de dólares para tentar preencher essas lacunas, mas, embora tenha conseguido "usar a força bruta" para obter alguns avanços, ainda tem um longo caminho a percorrer, de acordo com especialistas.

"Os controles de exportação dos EUA sobre chips avançados de IA da Nvidia incentivaram a indústria chinesa a desenvolver alternativas, ao mesmo tempo em que dificultaram que empresas nacionais o fizessem", disse Paul Triolo, sócio e vice-presidente sênior para a China na empresa de consultoria DGA-Albright Stonebridge Group.

Veja como a China se compara ao resto do mundo em quatro segmentos principais necessários para construir chips de IA.

A Nvidia é considerada a empresa líder mundial em chips de IA, mas é importante entender que ela não fabrica os chips físicos usados ​​para treinamento e computação de IA.

Em vez disso, a empresa projeta chips de IA, ou mais precisamente, unidades de processamento gráfico. Os pedidos dos designs de GPU patenteados da empresa são então enviados para fundições de chips — fabricantes especializados na produção em massa de produtos semicondutores de outras empresas.

Embora concorrentes americanos como AMD e Broadcom ofereçam alternativas variadas, os designs de GPU da Nvidia são amplamente reconhecidos como o padrão da indústria. A demanda por chips da Nvidia é tão forte que os clientes chineses continuam comprando qualquer chip da empresa que consigam.

Mas a Nvidia está lidando com as restrições cada vez mais rigorosas de Washington. A empresa revelou em abril que restrições adicionais a impediram de vender seu processador H20 para clientes chineses.

O H20 da Nvidia era uma versão menos sofisticada do seu processador H100, projetado especificamente para contornar os controles de exportação anteriores. Mesmo assim, especialistas dizem que ele ainda era mais avançado do que qualquer produto disponível no mercado interno. Mas a China espera mudar isso.

Em resposta às restrições, mais empresas chinesas de semicondutores têm entrado no mercado de processadores de IA. Entre elas, uma ampla gama de novatas, como a Enflame Technology e a Biren Technology, buscam absorver bilhões de dólares em demanda por GPUs deixada pela Nvidia .

Mas nenhuma empresa chinesa parece mais próxima de fornecer uma verdadeira alternativa à Nvidia do que o braço de design de chips da Huawei, a HiSilicon.

A GPU mais avançada da Huawei em produção em massa é a Ascend 910B. A próxima geração da Ascend 910C deveria começar a ser distribuída em massa já em maio, embora nenhuma atualização tenha sido divulgada.

Dylan Patel, fundador, CEO e analista-chefe da SemiAnalysis, disse à CNBC que, embora os chips Ascend continuem atrás da Nvidia, eles mostram que a Huawei tem feito progressos significativos.

"Comparado aos chips da Nvidia com restrições de exportação, a diferença de desempenho entre a Huawei e o H20 é menor que uma geração inteira. A Huawei não está muito atrás dos produtos que a Nvidia tem permissão para vender na China", disse Patel.

Ele acrescentou que o 910B estava dois anos atrás da Nvidia no ano passado, enquanto o Ascend 910C está apenas um ano atrás.

Mas, embora isso sugira que as capacidades de design de GPU da China tenham feito grandes avanços, o design é apenas um aspecto que impede a criação de um ecossistema de chips de IA competitivo.

Para fabricar suas GPUs, a Nvidia conta com a TSMC, a maior fundição de chips contratada do mundo, que produz a maioria dos chips avançados do mundo.

A TSMC cumpre os controles de chips dos EUA e também está proibida de aceitar pedidos de chips de empresas incluídas na lista negra comercial dos EUA. A Huawei foi incluída na lista em 2019.

Isso levou designers de chips chineses, como a Huawei, a recrutar fundições de chips locais, a maior das quais é a SMIC.

A SMIC está muito atrás da TSMC — sabe-se oficialmente que ela é capaz de produzir chips de 7 nanômetros , exigindo menos tecnologia avançada do que a produção de 3 nanômetros da TSMC. Tamanhos menores de nanômetros resultam em maior poder de processamento e eficiência dos chips.

Há sinais de que a SMIC fez progressos. Suspeita-se que a empresa esteja por trás de um chip 5G de 5 nanômetros para o Mate 60 Pro da Huawei, que abalou a confiança dos controles de chips dos EUA em 2023. A empresa, no entanto, ainda tem um longo caminho a percorrer antes de poder produzir em massa GPUs avançadas de forma econômica.

De acordo com o analista independente de chips e tecnologia Ray Wang, a capacidade operacional conhecida da SMIC é ofuscada pela da TSMC.

"A Huawei é uma empresa muito boa em design de chips, mas ainda não conta com bons fabricantes nacionais de chips", disse Wang, observando que a Huawei está supostamente trabalhando em suas próprias capacidades de fabricação.

Mas a falta de equipamentos essenciais de fabricação atrapalha ambas as empresas.

A capacidade da SMIC de atender aos requisitos de GPU da Huawei é limitada pelo problema conhecido dos controles de exportação, mas neste caso, da Holanda.

Embora a Holanda possa não ter nenhum designer ou fabricante de semicondutores proeminente, é o lar da ASML , o principal fornecedor mundial de equipamentos avançados para fabricação de chips — máquinas que usam feixes de luz ou elétrons para transferir padrões complexos para wafers de silício, formando a base dos microchips.

Em conformidade com os controles de exportação dos EUA, o país concordou em bloquear a venda das máquinas de litografia ultravioleta (EUV) mais avançadas da ASML. As ferramentas são essenciais para a produção de GPUs avançadas em escala e de forma econômica.

A EUV é a barreira mais significativa para a produção chinesa de chips avançados, de acordo com Jeff Koch, analista da SemiAnalysis. "Eles têm a maioria das outras ferramentas disponíveis, mas a litografia está limitando sua capacidade de escalar para nós de processo de 3 nm e abaixo", disse ele à CNBC.

A SMIC encontrou métodos para contornar restrições de litografia usando sistemas de litografia ultravioleta profunda menos avançados da ASML, que apresentaram comparativamente menos restrições.

Por meio dessa "força bruta", produzir chips a 7 nm é possível, mas os rendimentos não são bons, e a estratégia provavelmente está chegando ao seu limite, disse Koch, acrescentando que "com os rendimentos atuais, parece que a SMIC não consegue produzir aceleradores domésticos suficientes para atender à demanda".

A SiCarrier Technologies, uma empresa chinesa que trabalha com tecnologia de litografia, teria sido vinculada à Huawei.

Mas imitar as ferramentas litográficas existentes pode levar anos, senão décadas, para ser alcançado, disse Koch. Em vez disso, a China provavelmente buscará outras tecnologias e técnicas litográficas diferentes para impulsionar a inovação, em vez da imitação, acrescentou.

Embora as GPUs sejam frequentemente identificadas como os componentes mais críticos na computação de IA, elas estão longe de ser as únicas. Para operar o treinamento e a computação de IA, as GPUs precisam trabalhar em conjunto com chips de memória, que são capazes de armazenar dados em um "chipset" mais amplo.

Em aplicações de IA, um tipo específico de memória conhecido como HBM tornou-se o padrão da indústria. A SK Hynix da Coreia do Sul assumiu a liderança do setor em HBM. Outras empresas no setor incluem a Samsung e a Micron, com sede nos EUA .

"Memória de alta largura de banda neste estágio da progressão da IA ​​se tornou essencial para treinar e executar modelos de IA", disse o analista Wang.

Assim como a Holanda, a Coreia do Sul está cooperando com as restrições de chips impostas pelos EUA e começou a cumprir novas restrições à venda de certos chips de memória HBM para a China em dezembro.

Em resposta, a fabricante chinesa de chips de memória ChangXin Memory Technologies, ou CXMT, em parceria com a empresa de testes e encapsulamento de chips Tongfu Microelectronics, está nos estágios iniciais de produção do HBM, de acordo com uma reportagem da Reuters .

De acordo com Wang, espera-se que a CXMT esteja três a quatro anos atrás dos líderes globais no desenvolvimento de HBM, embora enfrente grandes obstáculos, incluindo controles de exportação de equipamentos de fabricação de chips.

A SemiAnalysis estimou em abril que a CXMT ainda levaria um ano para atingir qualquer volume razoável.

A fundição chinesa Wuhan Xinxin Semiconductor Manufacturing está construindo uma fábrica para produzir wafers HBM. Uma reportagem do SCMP informou que a Huawei Technologies firmou uma parceria com a empresa para produzir chips HBM, embora as empresas não tenham confirmado a parceria.

A Huawei se baseou em estoques de HBM de fornecedores como a Samsung para uso em seu processador Ascend 910C AI, disse a SemiAnalysis em um relatório de abril, observando que, embora o chip tenha sido projetado internamente, ele ainda depende de produtos estrangeiros obtidos antes ou apesar das restrições.

"Seja HBM da Samsung, wafers da TSMC ou equipamentos dos Estados Unidos, Holanda e Japão, há uma grande dependência da indústria estrangeira", disse a SemiAnalysis.