半导体：美国芯片制裁不断强化，自主可控主线凸显

证券研究报告 2025年01月20日 行业研究 本期内容提要: ➢16nm及以下制程被纳入管制，先进制造自主可控刻不容缓。1月15日，BIS发布了另一项临时最终规则——“对先进计算集成电路实施额外尽职调查措施；修订和澄清；延长评论期”。该规则不仅 加 强 了 对 芯 片 流 片 的 管 制 ， 还 进 一 步 通 过 修 改 高 带 宽 存 储（HBM）相关管制标准来将原来的限制扩大管控范围。该规则加强了对台积电等代工厂和封测厂（OSAT）的尽调责任。先进逻辑集成电路是指采用“16nm/14nm节点”及以下工艺、或采用非平面晶体管架构生产的逻辑集成电路，任何适用于这一范围的芯片都将受限。但如果能证明芯片符合几项条件，则流片可以不受限制：（1）最终封装IC的“汇合近似晶体管数量”低于300亿个；（2）最终封装IC不包含HBM，且“汇合近似晶体管数量”低于350亿个（在2027年完成出口、再出口或国内转移），或“汇合近似晶体管数量”低于400亿个（在2029年或之后完成出口、再出口或国内转移）。 信达证券股份有限公司CINDA SECURITIES CO.,LTD北京市西城区宣武门西大街甲127号金隅大厦B座邮编：100031 ➢美国政府陆续推出制裁中国半导体政策，自主可控重要性凸显。我们认为，制裁升级或将加速国产替代节奏，产业链核心环节在自主可控大趋势下仍具备较大成长空间，建议关注：【代工】中芯国际、华虹公司等；【AI芯片】寒武纪、海光信息等；【HBM】通富微电、赛腾股份、华海诚科等；【设备】北方华创、中微公司、拓荆科技、精测电子等；【零部件】茂莱光学、福晶科技、富创精密等；【材料】鼎龙股份、安集科技、兴森科技等；【EDA/IP】华大九天、概伦电子、芯原股份等。 ➢风险提示：半导体国产替代进程不及预期，下游需求发展不及预期。 目录 AI芯片出口管制落地，国产AI算力芯片大有可为........................................................................................416nm及以下制程被纳入管制，先进制造自主可控刻不容缓....................................................................8投资建议.......................................................................................................................................................................11风险因素.......................................................................................................................................................................11 表目录 表1：主要AI芯片TPP值以及是否在ECCN 3A090.a..................................................................................5表2：国产AI芯片与英伟达的性能差异............................................................................................................7 图目录 图1：美国将全球国家和地区分为3个等级....................................................................................................4图2：算力需求（FLOPs）与人工智能发展关系.............................................................................................6图3：全球数据中心GPU市场份额（2023年）............................................................................................6图4：全球生成式AI模型&平台市场份额（2023年）...............................................................................6图5：晶圆代工行业按技术节点划分的收入份额...........................................................................................8图6：16nm及以下制程占台积电收入77%（2024年）..............................................................................8图7：全球前十大晶圆代工营收占比..................................................................................................................9图8：按尺寸拆分中芯国际晶圆收入..................................................................................................................9图9：按应用拆分中芯国际晶圆收入..................................................................................................................9图10：中芯国际产能和产能利用率..................................................................................................................10 AI芯片出口管制落地，国产AI算力芯片大有可为 美国AI芯片出口管制规则落地，全球国家和地区分为三个层级。1月13日，美国商务部工业和安全局（BIS）正式发布关于人工智能扩散的临时最终规则，该规则将接受为期120天的公众意见征询。这项规定不仅涉及硬件的出口管制，还首次将AI模型权重纳入监管范围。新规对不同国家和地区可运送的AI芯片数量进行了限制，将全球分为三类，划定了一个三级出口限制许可体系： ➢第一层级：美国及其18个亲密盟友（包括英国、加拿大、德国、日本、韩国、荷兰等）不受任何限制，可以自由购买AI芯片。 ➢第二层级：覆盖全球大部分国家，这些地区在2025至2027年间能获得的AI算力上限被设定为7.9亿TPP（Total Processing Performance，总处理性能），相当于约5万块英伟达H100 GPU的算力，但可通过与美国政府达成特殊协议来增加总量。 ➢第三层级：中国大陆、俄罗斯、朝鲜等国家及地区，受到先前存在的AI芯片采购禁令约束，被禁止购买先进芯片和前沿的闭源AI模型。 资料来源：Bloomberg，信达证券研发中心 总处理性能（TPP）和性能密度限制阻止多款AI芯片出口中国。ECCN3A090.a的范围为“总处理性能为4800或以上”或“总处理性能为1600或以上，且性能密度为5.92或以上”，3A090.b的范围为“总处理性能为2400-4800以下，且性能密度为1.6（包含本数）至5.92以下（不包含本数）”或“总处理性能为1600或以上，且性能密度为3.2（包含本数）至5.92以下（不包含本数）”。总处理性能（TPP）的计算方法为算力芯片的TFLOPs乘以其比特长度，而性能密度是TPP除以芯片尺寸。根据SemiAnalysis计算，目前主流AI芯片和即将推出的AI芯片均在新规出口管制范围内。 英伟达等AI芯片厂商公开抗议，国产AI算力芯片大有可为。新规发布当日，英伟达发布一份《关于拜登政府错误引导的“AI扩散”规则的声明》，英伟达表示，拜登政府正试图通过其史无前例且误导性的“AI扩散”规则，限制对主流计算应用的权限，这威胁到全球创新和经济增长。我们认为，若美国政府的AI芯片制造规则生效，短期或影响国内AI大模型的发展进程，但中长期有助于倒逼国产AI算力芯片加速替代。 算法突破拉动算力需求，AI产业快速发展下算力芯片不可或缺。2022年底随着ChatGPT的成功带来大规模参数通用大模型相继发布，这些大模型的训练需要千亿、甚至万亿级参数，以及上千GB的高质量数据，大模型的训练迭代或将大幅拉动智能算力的需求。2012-2023年算力需求翻了数十倍，AI算力需求远超摩尔定律，大模型对算力的需求每年持续增长。 资料来源：J Sevilla等《Compute Trends Across Three Eras of Machine Learning》，信达证券研发中心 全球生成式AI模型和算力芯片市场集中于海外龙头。数据中心GPU是云端算力的核心，根据IoT Analytics数据，2023年全球数据中心GPU市场达到490亿美元，同比增长182%，其中英伟达占据92%的市场份额。生成式AI模型市场则出现百花齐放的态势，OpenAI凭借ChatGPT以39%的份额占据领先地位，Microsoft、AWS、Google分别占比30%、8%和7%，此外，国内字节、阿里、百度等平台的大模型正快速崛起。 资料来源：IoT Analytics，信达证券研发中心 资料来源：IoT Analytics，信达证券研发中心 国产AI芯片性能不断追赶，美国制裁升级下空间广阔。目前主流AI芯片为GPU和ASIC，其中英伟达H系列GPU占据主要市场。国内方面，华为海思、寒武纪、壁仞科技等公司相继发布用于训练和推理的AI芯片，性能不断提升。我们认为，在内生成式AI模型快速发展下，对AI算力的需求不断提升，而AI芯片已成为美国政府制裁中国的新途径，对华制裁或将持续扩大，这或倒逼国内AI芯片公司强化自主研发，加速国产替代。 16nm及以下制程被纳入管制，先进制造自主可控刻不容缓 制裁再升级，美国计划扩大制程技术的管制范围，16nm及以下制程被纳入管制。1月15日，BIS发布了另一项临时最终规则——“对先进计算集成电路实施额外尽职调查措施；修订和澄清；延长评论期”。该规则不仅加强了对芯片流片的管制，还进一步通过修改高带宽存储（HBM）相关管制标准来将原来的限制扩大管控范围。 该规则加强了对台积电等代工厂和封测厂（OSAT）的尽调责任。先进逻辑集成电路是指采用“16nm/14nm节点”及以下工艺、或采用非平面晶体管架构生产的逻辑集成电路，任何适用于这一范围的芯片都将受限。但如果能证明芯片符合几项条件，则流片可以不受限制：（1）最终封装IC的“汇合近似晶体管数量”低于300亿个；（2）最终封装IC不包含HBM，且“汇合近似晶体管数量”低于350亿个（在2027年完成出口、再出口或国内转移），或“汇合近似晶体管数量”低于400亿个（在2029年或之后完成出口、再出口或国内转移）。 制裁范围的扩大或将影响全球晶圆代工格局，国内晶圆厂有望受益国产替代。根据Counterpoint Research的数据，