今天,美国商务部工业和安全局 (BIS) 宣布了一系列规则,旨在进一步削弱中国生产先进节点半导体的能力
据报道,这些规则包括对 24 种半导体制造设备和 3 种用于开发或生产半导体的软件工具实施新的控制;对高带宽内存 (HBM) 实施新的控制;新的红旗指南(red flag guidance)以解决合规性和转移问题; 140 项实体清单新增和 14 项修改涵盖中国半导体工具制造商、半导体工厂和投资公司;以及几项关键监管变化,以提高我们之前控制措施的有效性。
美国商务部长吉娜·雷蒙多表示:“这一行动是拜登-哈里斯政府与我们的盟友和合作伙伴共同采取的针对性措施的顶峰,旨在削弱中国本土化生产先进技术的能力。”“进一步加强我们的出口管制凸显了商务部在执行美国更广泛的国家安全战略方面的核心作用。没有哪届政府比拜登-哈里斯政府在通过出口管制战略性地应对中国方面更为严厉。”
国家安全顾问杰克·沙利文表示:“美国已采取重大措施保护我们的技术,防止其被对手以威胁国家安全的方式使用。随着技术的发展,我们的对手不断寻求新的方式来规避限制,我们将继续与我们的盟友和合作伙伴合作,积极主动地保护我们世界领先的技术,并知道如何保护它们,以免它们被用来破坏我们的国家安全。”
为了实现这些目标,BIS 正在实施多项监管措施,包括但不限于:
一、对生产先进节点集成电路所需的半导体制造设备实施新控制,包括某些蚀刻、沉积、光刻、离子注入、退火、计量和检查以及清洁工具。(New controls on semiconductor manufacturing equipment needed to produce advanced-node integrated circuits, including certain etch, deposition, lithography, ion implantation, annealing, metrology and inspection, and cleaning tools)
二、对开发或生产先进节点集成电路的软件工具实施新控制,包括某些可提高先进机器生产率或允许较不先进的机器生产先进芯片的软件。(New controls on software tools for developing or producing advanced-node integrated circuits, including certain software that increases the productivity of advanced machines or allows less-advanced machines to produce advanced chips.)
三、对高带宽内存 (HBM) 实施新控制。HBM 对大规模 AI 训练和推理都至关重要,是先进计算集成电路 (IC) 的关键组件。新控制适用于美国原产的 HBM 以及根据先进计算外国直接产品 (FDP) 规则受 EAR 约束的外国生产的 HBM。根据新的 HBM 许可例外,某些 HBM 将有资格获得授权。(New controls on high-bandwidth memory (HBM). HBM is critical to both AI training and inference at scale and is a key component of advanced computing integrated circuits(ICs). The new controls apply to U.S.-origin HBM as well as foreign-produced HBM subject to the EAR under the advanced computing Foreign Direct Product (FDP) rule.Certain HBM will be eligible for authorization under new License Exception HBM.)
四、实体名单新增 140 家实体,并作出 14 项修改,包括半导体工厂、工具公司和投资公司。(Addition of 140 entities to the Entity List, in addition to 14 modifications, including semiconductor fabs, tool companies, and investment companies that are acting at the behest of Beijing to further the PRC’s advanced chip goals which pose a risk to U.S. and allied national security.)
五、制定两项新的外国直接产品 (FDP) 规则和相应的最低限度规定:(Establishment of two new Foreign Direct Product (FDP) rules and corresponding de minimis provisions:)
1、半导体制造设备 (SME) FDP:如果“知悉”外国生产的商品运往澳门或 D:5 国家组(包括中国)的目的地,则扩大对特定外国生产的 SME 和相关物品的管辖权。(Semiconductor Manufacturing Equipment (SME) FDP: Extends jurisdiction over specified foreign-produced SME and related items if there is “knowledge” that the foreign-produced commodity is destined to Macau or a destination in Country Group D:5, including the PRC.)
2、脚注 5 (FN5) FDP:如果“知悉”实体名单上的或被列入 FN5 指定实体名单的实体参与某些活动,则扩大对特定外国生产的 SME 和相关物品的管辖权。此类实体被列入实体名单,是因为实体名单配套规则中所述的特定国家安全或外交政策问题。(Footnote 5 (FN5) FDP: Extends jurisdiction over specified foreign-produced SME and related items if there is “knowledge” of certain involvement by an entity on or added to the Entity List with a FN5 designation. Such entities are being designated on the Entity List for specific national security or foreign policy concerns described in the Entity List companion rule, such as these entities’ involvement in supporting the PRC’s military modernization through the PRC’s attempts to produce advanced-node semiconductors, including for military end uses.)
3、最低限度:扩大对上述 FDP 规则中所述的特定外国生产的 SME 和相关项目的管辖范围,这些项目包含任何数量的美国原产集成电路。(De minimis: Extends jurisdiction over specified foreign-produced SME and related items described in the above FDP rules that contain any amount of U.S.-origin integrated circuits.)
六、新的软件和技术控制,包括对电子计算机辅助设计 (ECAD) 和技术计算机辅助设计 (TCAD) 软件和技术的限制,当“知道”这些项目将用于设计将在澳门或国家组 D:5 的目的地生产的先进节点集成电路时。(New software and technology controls, including restrictions on Electronic Computer Aided Design (ECAD) and Technology Computer Aided Design (TCAD) software and technology when there is “knowledge” that such items will be used for the design of advanced-node integrated circuits to be produced in Macau or a destination in Country Group D:5.)
七、向 EAR 澄清有关软件密钥的现有控制。出口管制现在适用于允许访问特定硬件或软件的使用或续订现有软件和硬件使用许可证的软件密钥的出口、再出口或转让(国内)。(Clarification to the EAR regarding existing controls on software keys. Export controls now apply to the export, reexport, or transfer (in-country) of software keys that allow access to the use of specific hardware or software or renewal of existing software and hardware use licenses.)
具体而言,美国在相关文件中用了以下描述:
关于HBM的限制
美国方面表示,由于先进内存芯片可用于军事、情报和监视,因此控制先进内存芯片是国家安全的关键。特别是,先进的人工智能模型依赖于一种称为 HBM 的先进内存,几乎所有用于先进人工智能数据中心的先进计算 IC 中都有这种内存。
随着先进逻辑速度的提高,内存容量和带宽也需要类似地增加;否则,就无法实现处理器的全部功能。在先进的人工智能和超级计算中,先进的逻辑芯片必须与先进的内存配对,以避免这种内存瓶颈。因此,HBM 对大规模人工智能训练和推理都至关重要,也是先进计算 IC 的关键组件
基于上述 HBM 的重要性,BIS 正在向 ECCN 3A090.c 添加新的 ECCN 控制,以控制具有特定内存带宽密度的 HBM 堆栈。与一般的消费级动态随机存取存储器 (DRAM) 芯片不同,HBM 单元针对非常高的内存带宽进行了优化,因此该阈值将严格针对 HBM 进行控制。BIS 使用带宽密度(而不仅仅是带宽)来确保如果 IC 使用大量较小的 HBM 芯片且额外成本很少,则控制仍然适用。由于中国本土的先进计算 IC 依赖进口的 HBM,新的 ECCN 3A090.c 实施限制以减缓中国本土化先进 AI 芯片生产的尝试,如上所述,这引发了国家安全和外交政策担忧。
根据 ECCN 3A090,本 IFR 增加了新的项目段落 .c,以对某些 HBM 商品实施新的基于 CCL 的管制。此外,根据 § 734.9(h) 中的高级计算 FDP 规则,如果外国生产的 3A090.c 物品符合该 FDP 规则的范围,则将受 EAR 管制。根据新的 3A090.c,本 IFR 将管制“内存带宽密度”大于每平方毫米 (mm) 每秒 2 GB 的 HBM。当前生产的所有 HBM 堆栈都超过了此阈值。(Under new 3A090.c, this IFR will control HBM having a ‘memory bandwidth density’ greater than 2 GB per second per square millimeter (mm). All HBM stacks currently inproduction exceed this threshold.)
换而言之,几乎所有的现有HBM,中国厂商都不能随便买到。
本 IFR 还为 3A090.c 添加了技术说明,以便为本 ECCN 定义“内存带宽密度”是封装或堆栈的内存带宽(以 GB 为单位)除以封装或堆栈的面积(以平方毫米为单位)。3A090.c 的新技术说明中包含一句话,以澄清当堆栈包含在封装中时,应使用封装设备的内存带宽和封装的面积对项目进行分类。3A090.c 的新技术说明中还包含一句话,强调高带宽内存包括动态随机存取存储器集成电路,无论它们是否符合高带宽内存的 JEDEC 标准,只要它们的“内存带宽密度”大于每平方毫米每秒 2 GB。最后,3A090.c 的技术说明规定,某些共封装集成电路不属于 3A090.c 的范围,因为此控制不涵盖同时具有 HBM 和逻辑的共封装集成电路,而共封装集成电路的主要功能是处理。技术说明进一步澄清,此控制包括永久固定在逻辑集成电路上的 HBM,该逻辑集成电路设计为控制接口并包含物理层 (PHY) 功能。包含共封装逻辑和 HBM 的高级计算 IC 不受 3A090.c 控制,但它们可能受其他 ECCN(例如 3A090.a 或 3A090.b)控制,具体取决于它们的总体处理性能 (TPP) 和性能密度。
本 IFR 对 ECCN 3A090.c 下的 HBM 堆栈实施了这些新管制,因为这些商品是制造高级计算 IC 的“生产”过程的重要组成部分,而在本 IFR 之前,这些商品并未受到 ECCN 3A090 的管制。为了更有效地解决 ECCN 3A090 下的国家安全和外交政策问题,BIS 增加了对 HBM 的管制,以防止中国以及其他令人担忧的目的地生产包含 HBM 的高级计算 IC。
如果这些 HBM 堆栈被整合到 IC 或更高级别的商品(例如计算机或电子组件)中,则 ECCN 3A090.a、.b、4A090.a 或 .b 或相应的 .z 管制可能会对含有 HBM 的商品实施管制。国家安全和外交政策关注的重点是 3A090.c 所涵盖的作为独立商品出口的 HBM(即未整合到更高级别的商品中)。当 3A090.c 商品被整合到另一种商品(例如 3A090.a、.b 或其他商品)中时,适用于这些其他商品的 EAR 管制足以解决这些 3A090.c 商品的出口管制问题。
关于先进芯片的限制
美国规定,如果逻辑芯片使用非平面晶体管架构,后者使用14/16nm或者更小的工艺,当 DRAM 集成电路的存储单元面积小于 0.0019 平方微米 (µm2) 或存储密度大于每平方毫米 0.288 千兆位时,当NAND超过128层,该集成电路符合“先进节点集成电路(先进节点 IC)”的定义
美国在IFR文件中进一步表示,针对某些对生产具有重要军事应用的“先进节点集成电路”至关重要或提供支持的 SME 实施了新的 FDP 规则(SME FDP)。本临时最终规则还针对实体清单中指定了新脚注 5 的实体(FN5 FDP)实施了新的 FDP 规则。被添加到实体清单中并指定为脚注 5 的实体是因为实体清单规则中所述的特定国家安全或外交政策问题,包括支持或有可能支持中华人民共和国开发和生产“先进节点集成电路”的努力。
正如 10 月 7 日的 IFR、SME IFR 以及本 IFR 中所述,生产“先进节点 IC”的能力是一种力量倍增技术,对国家安全和外交政策具有重要意义。SME 是生产“先进节点 IC”所必需的,而生产“先进节点 IC”的能力对国家安全至关重要的各种技术生态系统都有影响。例如,“先进节点 IC”相对于旧的 IC 技术提高了计算能力和效率,实现了下一代自主武器系统所需的计算小型化,以及百亿亿次超级计算和先进人工智能能力所需的计算扩展。
尤其是,大规模人工智能模型的进步已显示出惊人的性能提升,可用于先进的军事和情报应用。这些大规模人工智能模型能够快速审查大量信息并将其综合成易于理解和可操作的要点,使其非常适合战场能力,从而有可能改变战争的性质。它们还可能通过降低开发网络武器或化学、生物、放射或核武器的门槛来扩散危险能力,开发与国家安全应用相关的具有越来越自主能力的工具,并利用面部和语音识别来监视少数民族和政治异见人士,从而对国家安全和外交政策构成威胁。
如上所述,BIS 继续通过实施控制措施来降低美国技术对中国开展这些活动的能力造成的风险,从而促进美国的国家安全和外交政策利益。具体而言,BIS 对用于生产“先进节点 IC”的 SME 及相关零部件实施了控制。BIS 还在 § 734.9 中增加了几项 FDP 规则,以将 EAR 的管辖范围扩大到其他外国制造的物品,包括对 § 734.9(e) 的修订,为实体清单上的某些实体增加了新的产品范围和最终用户范围。本 IFR 还修订了 § 734.9(e)(实体清单 FDP 规则)的引言,以引用此新的 FN5 FDP,并修订了段落标题,因此它引用了实体清单 FDP 规则,以反映段落 (e) 下描述了多个实体清单 FDP 规则。
尽管这些控制措施是有效的,但 BIS 发现,中国相关实体仍在继续购买美国境外生产的中小企业产品,包括使用美国技术、软件或工具生产的中小企业产品,以及使用集成电路等组件的中小企业产品,这些组件是中小企业产品功能所必需的,也是使用美国技术、软件或工具生产的。因此,美国技术、软件和工具仍然是中国相关实体所购买的中小企业产品的生产或功能的关键。
根据这些发现,本 IFR 实施了 SME FDP 和 FN5 FDP,将对某些用于生产“先进节点集成电路”的 SME 物品实施额外管制,如下文第 2 节所述。这两项 FDP 都将管制使用美国原产“技术”或“软件”制造或开发的工具、“技术”和“软件”产品,或包含使用美国原产“技术”或“软件”产品的工具制造的外国产品。与 10 月 7 日的 IFR 和 SME IFR 先前实施的管制一样,SME FDP 和 FN5 FDP 规则的目的是降低美国技术将帮助中华人民共和国生产威胁美国国家安全和外交政策利益的“先进节点集成电路”的风险。如下文所述,中小企业 FDP 和 FN5 FDP 规则只是承认,某些中小企业物品(当它们原产于美国时,运往国家组 D:5 或澳门的先进制造设施时已受到全面限制)在运往国外生产的此类实体时,如果它们是直接使用美国“技术”生产的,或含有如果没有美国“技术”就无法生产的关键部件,也应受到管制。
美国方面表示,“高级节点 IC”包括满足某些技术参数的逻辑、DRAM 和 NAND IC。此 IFR 更新了定义高级节点 DRAM IC 的技术参数。以前的定义使用半间距来表征高级节点 DRAM IC。但是,该定义允许制造设施通过使用更紧凑的存储单元架构以及在三维中堆叠 DRAM 来显著提高内存密度,而无需满足定义,从而避免控制。此外,以前的定义没有捕捉 HBM,这对于前沿 AI 训练和推理至关重要,并且通常与用于数据中心 AI 和超级计算的高级逻辑芯片一起封装。
本 IFR 中的定义使用内存密度和内存单元面积标准,该标准既涵盖内存单元小型化方面的进展,也涵盖 HBM 和其他内存设备,这些设备垂直堆叠 DRAM 层,以实现更高的密度,而无需减小半间距。技术说明还定义了单元面积。高级节点 DRAM IC 定义的这一变化的目的不是改变最终用户控制的当前影响,而是防止可能的未来变通方法,尤其是为高级计算 IC 生产高带宽内存。作为一项符合要求的变更,对第三段的引用已从定义注释 1 中删除。
本 IFR 还删除了定义的技术注释,因为由于对此定义进行了其他澄清性更改,特别是对“高级节点集成电路”定义添加了新的注释 2,因此不再需要该注释。本 IFR 为“高级节点集成电路(高级节点 IC)”定义添加了新的注释 2,以指定内存密度以千兆字节 (GB) 为单位测量封装或堆栈的内存容量,除以以平方毫米为单位测量的封装或堆栈的占用空间。注释 2 还澄清了,如果堆栈包含在封装中,则应在分类中使用封装的面积。最后,注释 2 指定单元面积定义为字线 * 位线(同时考虑了晶体管和电容器的尺寸)。
本 IFR 在 § 744.23 中增加了新的段落 (a)(2)(iii),以澄清 § 744.23(a)(2) 限制提供受 EAR 约束的电子计算机辅助设计 (ECAD) 和技术计算机辅助设计 (TCAD)“软件”和“技术”,前提是“您知道”这些“软件”和“技术”将用于设计“先进节点 IC”,而该 IC 的后续“生产”将在澳门或国家组 D:5 的目的地进行。
本 IFR 还在 § 744.23 中增加了新的段落 (a)(2)(iv),以添加“先进节点 IC”排除条款,以指定段落 (a)(2)(i) 和 (ii) 中指定的项目的许可要求,而这些项目的目的地为脚注 5 指定的实体,不受本节中的许可要求的约束。本 IFR 添加了此项排除,因为这些脚注 5 实体的“实体清单”许可要求已经对这些项目施加了许可要求,因此不需要根据 § 744.23(a)(2)(i) 和 (ii) 附加许可要求来保护这些实体的美国国家安全和外交政策利益。
3B993.q.2 控制可提高光刻设备叠层精度的计量设备。叠层精度对于多重图案化非常重要,多重图案化是一种使传统光刻机能够创建“高级节点 IC”的过程。3B993.q.2 侧重于两种类型的机器。3B993.q.2.a 控制测量晶圆形状的机器(通常用于将测量值前馈给光刻机)。3B993.q.2.b 控制测量光刻胶显影后的焦点和叠层(通常用于反馈给光刻机)的机器。3B993.q.2.a 仅控制独立设备(而不是集成到光刻机本身的设备),而 3B993.q.2.b 控制设计用于集成到轨道的机器(可最大程度地提高吞吐量)。3B993.q.2.b 还规定,机器必须具有快速波长切换功能,并且叠加测量精度优于 0.5 nm。3B993.q.2 还包含技术说明,以澄清控制中的术语。即,这些规定,就 3B993.q.2 而言,“track”是专为涂覆和显影光刻用光刻胶而设计的设备,而“快速波长切换功能”是指设备可以改变测量波长并在不到 25 毫秒的时间内获得测量值。
3B994.b.2 管制某些离子注入设备。3B994.b.2.a 管制低电流和中电流离子注入设备。这种设备用于先进工艺,以保持先进生产中制造的最小晶体管的低损伤和高均匀性。3B994.b.2.b 管制高能量、低电流系统,该系统可在晶圆表面以下较浅深度处注入掺杂剂,用于某些先进工艺。
3B994.b.2.c. 管制可保持离子束和基板之间高角度精度的系统,用于注入“先进节点 IC”中使用的非平面晶体管结构。
3B994.q.3 管制使用光学测量技术和先进软件来确定半导体晶圆上图案三维结构的设备。此类技术可用于监控和优化“先进节点集成电路”中使用的非平面晶体管的制造工艺。
关于半导体设备的限制
在半导体设备方面,美国也做了诸多限制。
首先看蚀刻方面。3B001.c.3 控制用于封装包含硅通孔 (TSV) 的芯片(例如 HBM 芯片)的蚀刻设备。3B001.c.3 规定的设备执行“显露蚀刻”(reveal etch),即从晶圆背面去除硅并“显露”通孔以进行后续封装步骤。为了在大批量制造中以高产量执行此过程,此设备采用终点检测来去除高度精确厚度的材料以及“工艺均匀性调整”,3B001.c.3 技术说明中将其定义为补偿晶圆研磨过程造成的传入晶圆厚度变化的能力。
3B001.c.4 管制用于制造 TSV 的蚀刻设备,这些 TSV 是通过首先蚀刻高纵横比孔形成的。该管制规定了用于 TSV 蚀刻的设备,其纵横比大于或等于 10:1,BIS 认为这描述了先进封装应用中使用的 TSV,但不适用于传统工艺中使用的 TSV。该管制进一步规定,设备产生的不均匀性低(小于 2%)且蚀刻速率高(大于每分钟 7 微米),这对于保持大批量制造所需的吞吐量和良率非常重要。
BIS 指出,3B001.c.4 项列在 3B001 下,以反映它们受国家组 D:5 或澳门中指定的目的地许可证要求的约束。如果第 744.23 条不适用,且根据第 744 部分的其他规定不需要许可证,则将根据具体情况审查申请。
3B993.c.2 控制用于制造动态随机存取存储器 (DRAM) 芯片的蚀刻设备。随着 DRAM 单元尺寸的减小,存储器单元内所有特征的横向尺寸也需要缩小。至关重要的是,这涉及缩小用于存储单元中包含的信息位的电容器的直径。制造这种电容器的一个步骤是将高纵横比特征蚀刻到介电材料中。因此,该控制侧重于能够将介电材料蚀刻到纵横比大于 30:1 的设备。此外,它规定设备可以创建横向尺寸小于 40 纳米的开口(对于适合单个高级 DRAM 存储器单元的电容器而言是必需的)。此控制还包含一个注释,以指定它不适用于为直径小于 300 毫米的晶圆设计的设备。
其次看光刻设备方面,新的 3B001.f.5 控制能够生产“先进节点 IC”的纳米压印光刻设备。为此,设备必须具有较小的重叠精度,在此控制中重叠精度(overlay accuracy)小于 1.5nm。BIS 还针对不太先进的纳米压印光刻技术制定了相关的新控制,即下文所述的 3B993.f.2 段。
由于七种商品与节点无关且在非先进节点制造应用中已确立用途,它们从以前的 ECCN 3B001 段落移至新的 ECCN 3B993。这些商品包括以前的段落 3B001.c.1.b(高纵横比蚀刻)、3B001.d.14(远程生成自由基辅助电介质沉积)、3B001.d.16(电介质沉积)、3B001.f.1(不太先进的 DUV 光刻设备)、3B001.o.1(退火设备)以及 3B001.p.1 和 p.3(清洁设备)中的商品。BIS 还将其他几种商品添加到新的 3B993 ECCN 中。
新的段落 3B993.b.1 增强了 2B005.b、3B001.b 和 3B991.b.1.g 中现有的离子注入控制。3B993.b.1 控制执行“等离子掺杂”的设备,这种设备能够将掺杂原子沉积到 FinFET 和 GAAFET 等 3D 结构的侧壁中。该控制还规定了设备的几个属性,包括它可以接受的晶圆尺寸(直径 300 毫米)、它使用的电源(至少一个射频源和至少一个脉冲直流源)以及它可以注入的原子种类(即 n 型或 p 型掺杂剂,这是用于调整半导体材料电气特性的原子种类)。