Deze week schudden Amerikaanse president Joe Biden en zijn Chinese tegenhanger Xi Jinping elkaar voor het eerst in jaren de hand. De twee ontmoetten elkaar op de G20-top in Indonesië in een tijd van toegenomen spanning tussen de twee wereldmachten. De VS introduceerde onlangs vergaande restricties op de export van geavanceerde chips en chipproductiemachines naar China.
De verwachting is dat die beperkingen een grote klap uitdelen aan de Chinese chipsector, die zeer afhankelijk is van buitenlandse technologie. Amerikaanse denktank CSIS noemde het nieuwe beleid recent al een wurggreep voor de Chinese techsector: een 'wurging met de intentie om te doden'. Maar ook de chipsector in zijn algemeen blijft niet ongeschonden, met internationale bedrijven die hun verwachtingen voor komend jaar naar beneden bijstellen vanwege de misgelopen omzet uit China. In dit artikel zetten we de restricties uiteen. Wat staat er precies in het 139 pagina’s tellende beleid van de VS? En wat zijn de mogelijke gevolgen?
Bannerafbeelding: Yaorusheng, MirageC, Komkrit Preechachanwate / EyeEm, Getty Images
Eerdere handelsconflicten
De Amerikaanse exportbeperkingen uit oktober vormen een escalatie in een handelsconflict dat al langer speelt tussen de twee wereldmachten. Voormalig president Donald Trump introduceerde eerder al een zwarte lijst met Chinese techbedrijven waarmee geen zaken mochten worden gedaan door Amerikaanse bedrijven. Met een zogeheten foreign direct product rule dwong hij Taiwanese chipgigant TSMC in 2020 om niet langer chips te produceren voor Huawei en dochterbedrijf HiSilicon. Biden introduceerde eerder dit jaar ook al zijn Chips and Science Act, die vooral is bedoeld om de Amerikaanse chipsector te versterken, maar tegelijkertijd ontvangers van subsidie tien jaar lang verbiedt om geavanceerde chipfabrieken te bouwen in China.
Ook de nieuwe exportbeperkingen van oktober bouwen voort op eerdere maatregelen van de VS. De Amerikaanse regering sommeerde chipmakers als AMD en Nvidia eerder dit jaar al niet langer bepaalde geavanceerde supercomputer-gpu's te leveren aan China. Datzelfde geldt voor LAM Research, Applied Materials en KLA Corporation, alle drie fabrikanten van chipproductiemachines. Veel van deze eerder genomen maatregelen, zoals het exportverbod op chips van AMD en Nvidia en productieapparatuur van LAM, AM en KLA, werden begin oktober formeel gemaakt. Daarmee werden ze geconcretiseerd en werd de reikwijdte van de beperkingen verder uitgebreid, ook met invloed op buitenlandse bedrijven.
Waarom en hoe wil de VS chipexport naar China beperken?
De maatregelen die de VS nu oplegt, zijn onder meer bedoeld om de import of ontwikkeling van geavanceerde chips moeilijker te maken voor China. Het gaat daarbij specifiek om chips voor gebruik in supercomputers. De VS wil daarmee naar eigen zeggen China's vorderingen op militair en AI-gebied hinderen. De VS stelt bijvoorbeeld dat dit soort systemen door China wordt gebruikt voor zijn 'militaire moderniseringsinspanningen', waaronder voor het ontwikkelen en testen van kernwapens. De VS wil naar eigen zeggen ook het gebruik van AI-systemen voor surveillance en 'mensenrechtenschendingen' hinderen.
Om dit te bewerkstelligen, introduceert de VS verschillende restricties. Allereerst mogen Amerikaanse bedrijven niet langer bepaalde geavanceerde chips die gebruikt worden voor AI-applicaties en in supercomputers zitten, leveren aan of produceren voor China, net als complete systemen waarin dergelijke chips zitten. Via een nieuwe foreign direct product rule geldt dat ook voor niet-Amerikaanse bedrijven die gebruikmaken van Amerikaanse technologie voor het produceren van dergelijke chips. TSMC zou onlangs bijvoorbeeld gestopt zijn met het produceren van hpc-gpu's voor Chinese start-up Biren Technology.
Het gaat hierbij onder meer om exportrestricties op hpc-gpu's en AI-chips die gebruikt kunnen worden in supercomputers, zoals Nvidia's datacenter-gpu's en Intels komende Ponte Vecchio-chip. De VS spreekt zelf over een 'licentievereiste' om dergelijke chips naar China te verschepen, maar het Amerikaanse ministerie van Handel geeft openlijk toe dat bedrijven ervan uit mogen gaan dat aanvragen hiervoor zullen worden afgewezen. In feite gaat het hier dus om een exportverbod.
:strip_exif()/i/2004997826.jpeg?f=imagenormal)
Voor 28 specifieke bedrijven die op de entity list zijn geplaatst, gelden exportrestricties voor een breder aantal (buitenlandse) producten die gemaakt zijn met Amerikaanse technologie. Op die lijst staan bijvoorbeeld AI- en supercomputerbedrijven, maar ook supercomputercentra die gelinkt zijn aan universiteiten en de Chinese overheid.
Daarnaast beperkt de VS de export van Amerikaanse chipproductiemachines naar China, wat invloed zou hebben op de export van eerdergenoemde Amerikaanse machinefabrikanten als LAM Research en Applied Materials en uiteraard ook op de import van Chinese chipmakers als SMIC en YMTC. Chipontwerpsoftware mag ook niet meer aan China geleverd worden. De VS heeft op dat gebied een sterke marktpositie; marktleiders Cadence en Synopsys zijn bijvoorbeeld Amerikaans.
Tot slot worden Amerikaanse inwoners en bedrijven verboden om directe of indirecte ondersteuning te verlenen aan Chinese bedrijven die betrokken zijn bij de productie van geavanceerde chips, bijvoorbeeld bij het instellen of repareren van chipproductiemachines. Nederlandse lithografiemachinebouwer ASML zou zijn Amerikaanse personeel inmiddels bijvoorbeeld gesommeerd hebben om niet langer ondersteuning te leveren aan Chinese klanten, terwijl Chinese geheugenfabrikant YMTC belangrijk personeel met een Amerikaans paspoort heeft gevraagd om te vertrekken.
Exportrestricties op geavanceerde chips: supercomputers en AI-gpu's
In brede zin worden Amerikaanse bedrijven verboden om chips voor gebruik in supercomputers te leveren aan China zonder daarvoor een licentie te bezitten. Die beperkingen voor individuele chips zijn van toepassing op gpu's, tensor processing units, neural processors, in-memory processors, vision processors, text processors, accelerators of co-processors, adaptive processors, fpga's en asic's.
In algemene zin wordt onder een 'supercomputer' een cluster met een grote hoeveelheid cpu's, gpu's en andere accelerators bedoeld. In zijn exportbeperkingen definieert de VS een supercomputer concreet als een computersysteem met een totale theoretische rekenkracht van 100 petaflops of meer aan fp64-rekenkracht of meer dan 200 fp32-petaflops binnen een envelope van ongeveer 1177 kubieke meter.
/i/2004742646.png?f=imagenormal)
Individuele geavanceerde chips moeten evengoed onder een bepaald prestatieplafond vallen, staat gespecificeerd in een exportbeperkingslijst. Chips mogen bijvoorbeeld geen aggregated bidirectionele transferrate van 600GB/s tussen verschillende chips hebben, of geprogrammeerd kunnen worden om die bandbreedte te halen. Uitzondering daarop zijn verbindingen met volatile geheugen, zoals dram. Dit aspect zal dan ook vooral gelden voor verbindingen tussen meerdere externe gpu's.
Dit is te zien in de A800-gpu die Nvidia onlangs introduceerde voor de Chinese markt. Deze is nagenoeg identiek aan de bestaande A100, maar heeft een lagere NVLink-interconnectbandbreedte van 400GB/s. Dat klinkt als een relatief kleine beperking, maar in een systeem waarin vaak duizenden gpu's met elkaar worden verbonden, kan zo'n lagere bandbreedte wel een impact hebben op de prestaties.
Naast de beperkte interconnectbandbreedte, moeten chips ook onder een bepaald prestatieplafond vallen. Chips mogen niet langer een of meer processors of computational units hebben die gezamenlijk 4800 tops kunnen verwerken. 1 tops, of tera operations per second, staat gelijk aan een biljoen handelingen per seconde, bijvoorbeeld voor integer-, floating-point-, fixed-point-, of bit-manipulation-berekeningen. Volgens de VS kan de drempel van 4800 tops bijvoorbeeld behaald worden met een chip die 300Tflops aan fp16-rekenkracht biedt. De beperkingen gelden ook voor computers of systemen die chips bevatten die aan de bovenstaande prestatiedrempels voldoen.
Specificaties van de Nvidia A800 voor China (links) naast de A100. De twee chips zijn nagenoeg identiek, los van de NVLink-bandbreedte
Chipproductie: exportverbod op 'geavanceerde' machines
Onder de regels die de VS aanhoudt, worden bedrijven ook verboden om bepaalde chipproductieapparatuur te leveren aan China zonder dat ze daarvoor een licentie hebben van het Amerikaanse ministerie van Handel. Bedrijven mogen bijvoorbeeld geen apparatuur leveren aan bedrijven waarvan bekend is dat ze geavanceerde chips ontwikkelen of produceren. Op deze manier wil de VS voorkomen dat China zelf geavanceerde AI-chips gaat produceren ter vervanging van Amerikaanse varianten. Bij de drempel voor 'geavanceerde' chipproductie wordt uitgegaan van specifieke criteria:
Soorten 'geavanceerde' chipproductie waarvoor export productiemachines naar China wordt verboden | |
---|---|
Chipsoort | Definitie 'geavanceerde' productie |
Logic | Transistors met non-planar architectuur (denk aan finfets, gaa-transistors, etc.); chips die geproduceerd worden op een 16nm-/14nm-procedé of kleiner |
Dram | Dram-chips die geproduceerd worden op een procedé met een half-pitch van 18nm of kleiner |
Nandgeheugen | Nandgeheugenchips met 128 of meer lagen |
In de beperkingen wordt een breed scala aan chipproductieapparatuur aangegeven, van machines voor de depositie van materialen op een wafer, tot waferprocessingapparatuur en machines om masks en reticles mee te fabriceren. Dat moet invloed hebben op bedrijven als het Amerikaanse LAM Research, dat onder meer machines maakt voor thin film deposition, plasma etching en het schoonmaken van wafers. Ook KLA, ook Amerikaans, heeft last van de restricties. Dat bedrijf is volgens Reuters al gestopt met het leveren aan en onderhouden van bepaalde machines in China.
Deze restricties op productiemachines zullen grote gevolgen hebben voor de Chinese chipsector en het Made in China 2025-plan van Beijing. Dat plan stelt dat 70 procent van de chips die China gebruikt, tegen dat jaar op eigen bodem moet worden geproduceerd. De gestelde criteria voor geavanceerde productie lopen een paar generaties achter op de cutting-edge procedés waarop marktleiders TSMC, Samsung en Intel en geheugenmakers SK Hynix en Micron produceren; die fabrikanten gaan richting de 3nm-chips voor logic en produceren al nandgeheugen met meer dan 200 lagen.
De restricties komen echter redelijk overeen met de huidige technische positie van chipmakers uit China. Fabrikant SMIC produceert momenteel op grote schaal 14nm-chips en zou eerder dit jaar een doorbraak met zijn 7nm-procedé hebben behaald. Geheugenproducent YMTC uit Wuhan produceert 128-laags qlc-nand en heeft nandgeheugen met 232 lagen op de roadmap staan. Die zullen met de nieuwe maatregelen geen nieuwe productiemachines kunnen aanschaffen. Ook ondersteuning, vervangende onderdelen uit Amerika en updates voor bestaande machines zullen niet langer geleverd worden. Bovendien kunnen ze niet langer op legale wijze de EDA-software verkrijgen om geavanceerde chips mee te ontwerpen.
Voorlopig zijn ook hier echter uitzonderingen op. Multinationals kunnen een licentie aanvragen om productiemachines naar China te importeren, bijvoorbeeld voor gebruik in eigen fabrieken. Die uitzonderingen zijn met inbegrip van ondersteuning en software-updates voor de apparatuur in kwestie. Onder meer Zuid-Koreaanse chipfabrikanten Samsung en SK Hynix hebben een dergelijke licentie voor hun geplande uitbreidingen in China, waarmee ze in ieder geval nog een jaar lang nieuwe machines mogen importeren naar hun Chinese fabrieken. Ook TSMC mag het komende jaar Amerikaanse chipproductiemachines importeren voor zijn geplande Chinese chipfabrieken. Chinese chipfabrikanten hoeven volgens het Amerikaanse ministerie van Handel echter geen uitzonderingen te verwachten.
:strip_exif()/i/2005461844.jpeg?f=imagenormal)
Gevolgen voor de chipsector
In het kort betekenen de restricties dus dat China niet langer geavanceerde chips kan inkopen die het gebruikt voor AI-research. Om te voorkomen dat China die zelf ontwikkelt of produceert, heeft de VS vergaande restricties op de levering van productiemachines en chipontwerpsoftware geblokkeerd. Dit alles zal China flinke vertraging opleveren in het opbouwen van zijn eigen chipsector, concludeert ook Amerikaanse denktank CSIS, of Center for Strategic and International Studies. Een expert van die denktank vertelt aan Reuters dat de exportbeperkingen China 'jaren terugzetten' en stelt dat de restricties doen denken aan strenge regels uit het hoogtepunt van de Koude Oorlog. "China zal chipproductie niet opgeven, maar dit zal ze echt vertragen."
De directe gevolgen zullen echter niet beperkt blijven tot de Chinese markt. Ook Westerse bedrijven ondervinden al last van de nieuwe Amerikaanse regels. Chipbedrijven als KLA en Lam Research verlagen hun omzetverwachtingen voor het komende jaar als direct gevolg van de misgelopen omzet uit China. Japans chipbedrijf Tokyo Electron doet hetzelfde. Dat gebeurt in een sector die momenteel toch al onder druk staat vanwege een naderende recessie en teruglopende vraag naar consumentenhardware. De vraag naar hpc- en supercomputerchips bleef sterk, maar vangt met deze nieuwe regels ook een flinke klap op. China is immers verreweg 's werelds grootste chipimporteur.
Belgisch onderzoeksinstituut imec, dat onderzoek doet naar geavanceerde halfgeleiders en samenwerkt met grote chipbedrijven wereldwijd, verwacht dan ook dat de maatregelen zeker op de korte termijn impact zullen hebben. "De directe impact van de nieuwe Amerikaanse exportregulering is [voor imec zelf] relatief beperkt, omdat de meeste restricties al vervat zitten in het beleid dat imec volgt. De impact op veel van onze partners, waaronder onze in de VS gevestigde partners, is echter aanzienlijk", vertelt een woordvoerder van imec aan Tweakers.
"Door de nieuwe regelgeving zal de halfgeleiderindustrie volgend jaar waarschijnlijk een significante terugval kennen. De toekomst op lange termijn ziet er veelbelovend uit voor de halfgeleiderindustrie, omdat de vraag naar chips drastisch zal blijven toenemen, maar de beperkingen zullen naar verwachting een significante impact hebben op korte termijn. De halfgeleidermarkt werd vroeger gedreven door betere prestaties tegen lagere kosten, maar nu hebben ook geopolitieke factoren een enorme impact."
Invloed op Nederland
De VS erkende bij introductie van de beperkingen al dat de maatregelen pas écht effectief worden als ook andere landen soortgelijke restricties opleggen aan Chinese export. Het land is al langer in gesprek met bondgenoten om nieuwe restricties op te leggen. Amerikaanse Chamber of Commerce-secretaris Gina Raimondo zei onlangs dan ook tegen CNBC: "Ik denk dat je Japan en Nederland ons voorbeeld zult zien volgen."
Raimondo vertelt niet waarom ze specifiek deze landen benoemt, maar Nederland en Japan zijn onder meer belangrijke producenten van lithografiemachines: Japan met Canon en Nikon, en Nederland in het bijzonder met ASML. Dat Veldhovense bedrijf mag zijn meest geavanceerde euv-machines al niet leveren aan China, maar mag nog wel oudere immersie- en duv-machines exporteren naar dat land.
De nieuwe maatregelen van de VS lijken daar nog geen verandering in te brengen. Onlangs nog meldde ASML's financieel topman Roger Dassen dat de gevolgen van de exportrestricties naar verwachting 'beperkt' zullen zijn voor het Nederlandse chipbedrijf. Ceo Peter Wennink vertelde aan aandeelhouders dat ASML 'als Europees bedrijf met beperkte Amerikaanse technologie in zijn systemen' gewoon door kan gaan met het leveren van niet-euv-machines aan China vanuit Nederland.
Het lijkt er dan ook op dat de Veldhovense chipgigant, in ieder geval voorlopig, buiten schot blijft met de exportregels. Het is echter geen geheim dat de VS al langer bij Nederland aan het pushen is om het Nederlandse exportverbod op lithografiemachines uit te breiden naar immersie en duv. Onlangs berichtte Bloomberg dat leden van de Amerikaanse regering binnenkort naar Nederland afreizen om te spreken over exportbeperkingen van ASML's lithografiemachines naar China. Volgens datzelfde persbureau zou de VS daar eerder dit jaar ook al op hebben aangedrongen.
Een ander Nederlands chipbedrijf, ASM International, ondervindt al wel last van de Amerikaanse exportrestricties. Het bedrijf zei onlangs tegen aandeelhouders dat het verwacht dat de beperkingen invloed hebben op meer dan 40 procent van zijn verkopen in China. Export naar dat land was in de eerste negen maanden van dit jaar goed voor ongeveer 16 procent van ASM's totale omzet.
Op navraag van Tweakers wil het Nederlandse ministerie van Buitenlandse Zaken geen uitspraken doen over deze kwestie. Het ministerie vertelt wel aan Tweakers dat Nederland 'in algemene zin' met gelijkgezinde partners spreekt over exportcontrole. "Dat gebeurt op bilateraal niveau en via de internationale exportcontroleregimes waar Nederland bij aangesloten is", vertelt een woordvoerder van het ministerie. Verder wilde het ministerie niet inhoudelijk ingaan op vragen van Tweakers.
Op de openbare agenda van het ministerie is wel te zien dat begin december een besloten technische briefing over het 'VS-beleid export halfgeleiders en halfgeleiderstechnologie naar China' plaatsvindt, waarbij chipbedrijven ASML, imec, NXP en ASM International aanwezig zullen zijn. Wat daar precies besproken wordt, is niet bekend; de briefings zijn bedoeld voor betrokken partijen en zijn niet bij te wonen door het publiek of de media. Imec bevestigt dat het bedrijf aanschuift bij de briefing. ASML ging niet inhoudelijk in op vragen van Tweakers. NXP en ASM International reageerden niet op verzoek om commentaar.