Las carreras de China para vencer a los chips estadounidenses. Cómo se acumula su cadena de suministro

Con Estados Unidos restringiendo a China de comprar semiconductores avanzados utilizados en el desarrollo de inteligencia artificial, Beijing está colocando esperanzas en alternativas nacionales como Huawei.

La tarea se ha hecho más desafiante por el hecho de que los EE. UU. No solo inhiben el acceso de China a los chips más avanzados del mundo, sino que también restringen la tecnología disponible vital para crear un ecosistema de chip de IA.

Esas limitaciones abarcan toda la cadena de valor de semiconductores, que van desde equipos de diseño y fabricación utilizados para producir chips de IA hasta elementos de soporte como chips de memoria.

Beijing ha movilizado decenas de miles de millones de dólares para tratar de llenar esos vacíos, pero si bien ha podido «fuerza bruta» en algunos avances, todavía tiene un largo camino por recorrer, según los expertos.

«Los controles de exportación de EE. UU. En los chips avanzados de NVIDIA AI han incentivado a la industria de China para desarrollar alternativas, al tiempo que dificultan que las empresas nacionales lo hagan», dijo Paul Triolo, socio y vicepresidente senior de China en la firma de asesoramiento 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.

Nvidia es considerado como la compañía de chips de inteligencia artificial líder mundial, pero es importante entender que en realidad no fabrica los chips físicos que se utilizan para el entrenamiento y la computación de IA.

Más bien, la compañía diseña chips AI, o más precisamente, unidades de procesamiento de gráficos. Los pedidos de los diseños patentados de GPU de la compañía se envían luego a las fundiciones de chips, fabricantes que se especializan en la producción en masa de productos semiconductores de otras compañías.

Si bien los competidores estadounidenses como AMD y Broadcom ofrecen alternativas variables, los diseños de GPU de NVIDIA son ampliamente reconocidos como el estándar de la industria. La demanda de chips nvidia es tan fuerte que los clientes chinos han seguido comprando cualquiera de los chips de la compañía que pueden tener.

Pero Nvidia está lidiando con las restricciones de endurecimiento de Washington. La compañía reveló en abril que los bordillos adicionales le habían impedido vender su procesador H20 a los clientes chinos.

El H20 de NVIDIA fue una versión menos sofisticada de su procesador H100, diseñada específicamente para bordear los controles de exportación anteriores. Sin embargo, dicen los expertos, todavía estaba más avanzado que cualquier cosa disponible a nivel nacional. Pero China espera cambiar eso.

En respuesta a las restricciones, más jugadores de semiconductores chinos han entrado en el Arena del Procesador de IA. Han incluido una amplia gama de advenedizos, como la tecnología Inflame y la tecnología Biren, que buscan absorber miles de millones de dólares en la demanda de GPU dejada por Nvidia.

Pero ninguna empresa china parece más cercana a proporcionar una verdadera alternativa a Nvidia que el brazo de diseño de chips de Huawei, Hisilicon.

La GPU más avanzada de Huawei en la producción en masa es su Ascend 910b. Según los informes, se esperaba que el ASCEND 910C de próxima generación comenzara los envíos masivos tan pronto como de mayo, aunque no han surgido actualizaciones.

Dylan Patel, fundador, CEO y analista jefe de Semianalysis, le dijo a CNBC que, si bien los chips Ascend permanecen detrás de Nvidia, muestran que Huawei ha estado haciendo un progreso significativo.

«En comparación con los chips restringidos de exportación de Nvidia, la brecha de rendimiento entre Huawei y el H20 es inferior a una generación completa. Huawei no está muy por detrás de los productos que Nvidia puede vender a China», dijo Patel.

Agregó que el 910b estaba dos años detrás de NVIDIA hasta el año pasado, mientras que el Ascend 910C está solo un año atrás.

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 crear un ecosistema competitivo de chips de IA.

Para fabricar sus GPU, NVIDIA se basa en TSMC, la fundición de chips de 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 tomar las órdenes de chips de las empresas en la lista negra del comercio de EE. UU. Huawei fue colocado en la lista en 2019.

Eso ha llevado a diseñadores de chips chinos como Huawei a reclutar fundiciones de chips locales, la más grande de las cuales es SMIC.

SMIC está muy por detrás de TSMC: se sabe oficialmente que puede producir chips de 7 nanométricos, que requieren menos tecnología avanzada que la producción de 3 nanométrica de TSMC. Los tamaños de nanómetro más pequeños conducen a una mayor potencia y eficiencia de procesamiento de chips.

Hay señales de que SMIC ha progresado. Se sospecha que la compañía estaba 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. Sin embargo, la compañía tiene un largo camino por recorrer antes de que pueda producir GPU avanzadas de manera avanzada de manera rentable.

Según el analista independiente de chip y tecnología Ray Wang, la capacidad de operación conocida de SMIC está eclipsada por TSMC.

«Huawei es una muy buena empresa de diseño de chips, pero todavía no tienen buenos fabricantes de chips nacionales», dijo Wang, y señaló que Huawei está trabajando en sus propias capacidades de fabricación.

Pero la falta de equipos de fabricación clave se interpone en el camino de ambas compañías.

La capacidad de SMIC para cumplir con los requisitos de GPU de Huawei está limitada por el problema familiar de los controles de exportación, pero en este caso, de los Países Bajos.

Si bien los Países Bajos pueden no tener un destacado diseñadores o fabricantes de semiconductores, es el hogar de AsmlEl proveedor líder mundial de equipos avanzados de fabricación de chips: máquinas que usan vigas de luz o electrones para transferir patrones complejos a obleas de silicio, formando la base de microchips.

De acuerdo con los controles de exportación de EE. UU., El país acordó bloquear la venta de las máquinas de litografía ultravioleta (EUV) más avanzadas de ASML. Las herramientas son críticas para hacer GPU avanzadas a escala y rentable.

EUV es la barrera más significativa para la producción de chips avanzados chinos, según Jeff Koch, analista de Semianalysis. «Tienen la mayoría de las otras herramientas disponibles, pero la litografía está limitando su capacidad para escalar hacia 3NM y por debajo de los nodos de proceso», dijo a CNBC.

SMIC ha encontrado métodos para trabajar en torno a las restricciones de litografía utilizando los sistemas de litografía ultravioleta profunda menos avanzada de ASML, que han visto relativamente menos restricciones.

A través de este «forzamiento bruto», la producción de chips a 7 nm es factible, pero los rendimientos no son buenos, y la estrategia probablemente alcanza su límite, dijo Koch, y agregó que «en los rendimientos actuales parece que SMIC no puede producir suficientes aceleradores nacionales para satisfacer la demanda».

Según los informes, Sicarrier Technologies, una empresa china que trabaja en tecnología de litografía, se ha relacionado con Huawei.

Pero imitar las herramientas de litografía existentes podría llevar años, si no décadas, para 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.

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 capacitación y computación de IA, las GPU deben trabajar junto con las chips de memoria, que pueden almacenar datos dentro de un «chipset» más amplio.

En 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 tomado la ventaja de la industria en HBM. Otras compañías en el campo incluyen Samsung y con sede en EE. UU. Micrón.

«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 con los Países Bajos, Corea del Sur está cooperando con las restricciones de chips liderados por Estados Unidos y comenzó a cumplir con frescos bordillos en la venta de ciertos chips de memoria HBM a China en diciembre.

En respuesta, el fabricante de chips de memoria chino Changxin Memory Technologies, o CXMT, en asociación con la compañía de chips y pruebas Tongfu Microelectronics, se encuentra en las primeras etapas de la producción de HBM, según un informe de Reuters.

Según Wang, se espera que CXMT esté de tres a cuatro años detrás de los líderes mundiales en el desarrollo de HBM, aunque se enfrenta a los obstáculos importantes, incluidos los controles de exportación en equipos de fabricación de chipas.

Semianálisis estimado en abril que CXMT permaneció a un año de aumentar cualquier volumen razonable.

Según los informes, la fabricación de semiconductores de Foundry China Wuhan Xinxin está construyendo una fábrica para producir obleas HBM. Un informe de SCMP dijo que Huawei Technologies se había asociado con la empresa en la producción de 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 ASCEND 910C AI, Semianalysis dijo en un informe de abril, señalando que si bien el chip fue diseñado en el país, todavía depende de productos extranjeros obtenidos antes de o a pesar de las restricciones.

«Ya sea HBM de Samsung, obleas de TSMC, o equipos de América, Países Bajos y Japón, existe una gran dependencia de la industria extranjera», dijo Semianalysis.