Puntos clave
- Los controles de exportación liderados por Estados Unidos han excluido a China de segmentos críticos en toda la cadena de suministro de chips de IA.
- Muchos expertos en chips le dicen a CNBC que esto ha tenido el doble efecto de incentivar las alternativas nacionales en China, al tiempo que crea desafíos para tales esfuerzos.
- En algunos segmentos, como la memoria, China ha logrado avances significativos en la superación de restricciones, mientras que en los equipos de fabricación de chips, las barreras son mucho mayores.
Con Estados Unidos restringiendo a China la compra de semiconductores avanzados utilizados en el desarrollo de inteligencia artificial, Pekín está poniendo esperanzas en alternativas nacionales como Huawei.
La tarea se ha vuelto más desafiante por el hecho de que las restricciones de Estados Unidos no solo inhiben el acceso de China a los chips más avanzados del mundo, sino que también restringen el uso de tecnología vital para crear un ecosistema de chips de IA.
Esas limitaciones abarcan toda la cadena de valor de los semiconductores, desde el diseño y la fabricación de equipos utilizados para producir chips de IA hasta elementos de apoyo como los chips de memoria.
Pekín ha movilizado decenas de miles de millones de dólares para tratar de llenar esos vacíos, pero aunque ha sido capaz de abrirse camino por la "fuerza bruta" en algunos avances, todavía tiene un largo camino por recorrer, según los expertos.
"Los controles de exportación de Estados Unidos sobre los chips avanzados de IA de Nvidia han incentivado a la industria china a desarrollar alternativas, al tiempo que dificultan que las empresas nacionales lo hagan", dijo Paul Triolo, socio y vicepresidente senior para China de la firma de asesoría DGA-Albright Stonebridge Group.
Así es como China se compara con el resto del mundo en cuatro segmentos clave necesarios para construir chips de IA.
Diseño de chips de IA
Nvidia está considerada como la empresa de chips de IA líder en el mundo, pero es importante entender que en realidad no fabrica los chips físicos que se utilizan para el entrenamiento y la computación de la IA.
Más bien, la compañía diseña chips de IA, o más precisamente, unidades de procesamiento de gráficos. Los pedidos de los diseños de GPU patentados de la compañía se envían a las fundiciones de chips, fabricantes que se especializan en la producción en masa de los productos semiconductores de otras compañías.
Mientras que los competidores estadounidenses como AMD y Broadcom ofrecen diversas alternativas, los diseños de GPU de Nvidia son ampliamente reconocidos como el estándar de la industria. La demanda de chips de Nvidia es tan fuerte que los clientes chinos han seguido comprando cualquiera de los chips de la compañía que pueden tener en sus manos.
Pero Nvidia está lidiando con el endurecimiento de las restricciones de Washington. La compañía reveló en abril que las restricciones adicionales le habían impedido vender su procesador H20 a clientes chinos.
El H20 de Nvidia era una versión menos sofisticada de su procesador H100, diseñado específicamente para eludir los controles de exportación anteriores. Sin embargo, según los expertos, todavía era más avanzado que cualquier cosa disponible en el país. Pero China espera cambiar eso.
En respuesta a las restricciones, más actores chinos de los semiconductores han entrado en el campo de los procesadores de IA. Han incluido una amplia gama de advenedizos, como Enflame Technology y Biren Technology, que buscan absorber miles de millones de dólares en demanda de GPU dejada por Nvidia.
Pero ninguna empresa china parece estar más cerca de ofrecer una verdadera alternativa a Nvidia que el brazo de diseño de chips de Huawei, HiSilicon.
La GPU más avanzada de Huawei en producción en masa es su Ascend 910B. Según los informes, se esperaba que la próxima generación del Ascend 910C comenzara los envíos masivos en mayo, aunque no han surgido actualizaciones.
Dylan Patel, fundador, CEO y analista jefe de SemiAnalysis, dijo a CNBC que, si bien los chips Ascend siguen estando detrás de Nvidia, muestran que Huawei ha estado haciendo un progreso significativo.
"En comparación con los chips de exportación restringida de Nvidia, la brecha de rendimiento entre Huawei y el H20 es menor que una generación completa. Huawei no está muy lejos de los productos que Nvidia puede vender en China", dijo Patel.
Agregó que el 910B estaba dos años por detrás de Nvidia a partir del año pasado, mientras que el Ascend 910C está solo un año por detrás.
Pero si bien eso sugiere que las capacidades de diseño de GPU de China han hecho grandes avances, el diseño es solo un aspecto que se interpone en el camino de la creación de un ecosistema de chips de IA competitivo.
Fabricación de chips de IA
Para fabricar sus GPU, Nvidia confía en TSMC, la fundición de chips por contrato más grande del mundo, que produce la mayoría de los chips avanzados del mundo.
TSMC cumple con los controles de chips de EE. UU. y también tiene prohibido aceptar pedidos de chips de empresas en la lista negra comercial de EE. UU. Huawei fue incluida en la lista en 2019.
Eso ha llevado a los diseñadores de chips chinos como Huawei a reclutar fundiciones de chips locales, la mayor de las cuales es SMIC.
SMIC está muy por detrás de TSMC: se sabe oficialmente que es capaz de producir chips de 7 nanómetros, lo que requiere una tecnología menos avanzada que la producción de 3 nanómetros de TSMC. Los tamaños nanométricos más pequeños conducen a una mayor potencia y eficiencia de procesamiento de chips.
Hay indicios de que el SMIC ha hecho progresos. Se sospecha que la compañía estuvo detrás de un chip 5G de 5 nanómetros para el Mate 60 Pro de Huawei, que había sacudido la confianza en los controles de chips de EE. UU. en 2023. La compañía, sin embargo, tiene un largo camino por recorrer antes de que pueda producir en masa GPU avanzadas de manera rentable.
Según el analista independiente de chips y tecnología Ray Wang, la capacidad operativa conocida de SMIC es eclipsada por la de TSMC.
"Huawei es una muy buena empresa de diseño de chips, pero todavía no tienen buenos fabricantes de chips nacionales", dijo Wang, señalando que, según se informa, Huawei está trabajando en sus propias capacidades de fabricación.
Pero la falta de equipos de fabricación clave se interpone en el camino de ambas empresas.
Equipos avanzados de chips
La capacidad de SMIC para cumplir con los requisitos de GPU de Huawei está limitada por el conocido problema de los controles de exportación, pero en este caso, de los Países Bajos.
Si bien es posible que los Países Bajos no tengan ningún diseñador o fabricante de semiconductores destacado, es el hogar de ASML
, el proveedor líder mundial de equipos avanzados de fabricación de chips: máquinas que utilizan haces de luz o electrones para transferir patrones complejos a obleas de silicio, formando la base de los microchips.
De acuerdo con los controles de exportación de Estados Unidos, el país ha acordado bloquear la venta de las máquinas de litografía ultravioleta (EUV) más avanzadas de ASML. Las herramientas son fundamentales para crear GPU avanzadas a escala y de forma rentable.
El EUV es la barrera más importante para la producción china de chips avanzados, según Jeff Koch, analista de SemiAnalysis. "Tienen la mayoría de las otras herramientas disponibles, pero la litografía está limitando su capacidad para escalar hacia nodos de proceso de 3 nm e inferiores", dijo a CNBC.
SMIC ha encontrado métodos para sortear las restricciones de litografía utilizando los sistemas de litografía ultravioleta profunda menos avanzados de ASML, que han visto comparativamente menos restricciones.
A través de este "forzamiento bruto", la producción de chips a 7 nm es factible, pero los rendimientos no son buenos, y es probable que la estrategia esté llegando a su límite, dijo Koch, y agregó que "con los rendimientos actuales parece que SMIC no puede producir suficientes aceleradores nacionales para satisfacer la demanda".
SiCarrier Technologies, una empresa china que trabaja en tecnología de litografía, ha sido vinculada a Huawei.
Pero imitar las herramientas de litografía existentes podría llevar años, si no décadas, lograrlo, dijo Koch. En cambio, es probable que China busque otras tecnologías y diferentes técnicas de litografía para impulsar la innovación en lugar de la imitación, agregó.
Componentes de memoria de IA
Si bien las GPU a menudo se identifican como los componentes más críticos en la computación de IA, están lejos de ser los únicos. Para operar el entrenamiento y la computación de IA, las GPU deben trabajar junto con chips de memoria, que pueden almacenar datos dentro de un "conjunto de chips" más amplio.
En las aplicaciones de IA, un tipo específico de memoria conocido como HBM se ha convertido en el estándar de la industria. Corea del Sur SK Hynix ha asumido el liderazgo de la industria en HBM. Otras empresas en el campo incluyen Samsung y la estadounidense Micra.
“La memoria de alto ancho de banda en esta etapa de la progresión de la IA se ha vuelto esencial para entrenar y ejecutar modelos de IA", dijo el analista Wang.
Al igual que los Países Bajos, Corea del Sur está cooperando con las restricciones de chips lideradas por Estados Unidos y comenzó a cumplir con las nuevas restricciones a la venta de ciertos chips de memoria de HBM a China en diciembre.
En respuesta, el fabricante chino de chips de memoria ChangXin Memory Technologies, o CXMT, en asociación con la empresa de pruebas y empaquetado de chips Tongfu Microelectronics, se encuentra en las primeras etapas de producción de HBM, según un informe de Reuters.
Según Wang, se espera que CXMT esté tres o cuatro años por detrás de los líderes mundiales en el desarrollo de HBM, aunque se enfrenta a importantes obstáculos, incluidos los controles de exportación de equipos de fabricación de chips.
SemiAnalysis estimó en abril que CXMT seguía estando a un año de aumentar cualquier volumen razonable.
La fundición china Wuhan Xinxin Semiconductor Manufacturing está construyendo una fábrica para producir obleas de HBM. Un informe de SCMP dijo que Huawei Technologies se había asociado con la firma para producir chips HBM, aunque las compañías no confirmaron la asociación.
Huawei se ha apoyado en las reservas de HBM de proveedores como Samsung para su uso en su procesador de IA Ascend 910C, dijo SemiAnalysis en un informe de abril, señalando que, si bien el chip fue diseñado en el país, todavía depende de productos extranjeros obtenidos antes o a pesar de las restricciones.
"Ya sea HBM de Samsung, obleas de TSMC o equipos de Estados Unidos, Países Bajos y Japón, hay una gran dependencia de la industria extranjera", dijo SemiAnalysis.