卡塔爾天然氣運(yùn)輸路線（南七道制圖）
“一旦某個(gè)微小的材料的供應(yīng)出問題，芯片整個(gè)生產(chǎn)流程會(huì)受影響”。光刻機(jī)巨頭阿斯麥原CEO Peter Wennink說，“芯片制造依賴非常復(fù)雜的材料和設(shè)備供應(yīng)鏈，這種先進(jìn)制造對(duì)工業(yè)氣體、光刻膠和超純材料的依賴，遠(yuǎn)高于公眾想象。”
現(xiàn)在這句話應(yīng)驗(yàn)了。美國(guó)和伊朗戰(zhàn)爭(zhēng)打響后，很多人首先關(guān)注的是石油、天然氣和航運(yùn)安全。但在芯片產(chǎn)業(yè)，氦氣供應(yīng)正在受到?jīng)_擊。這種影響會(huì)傳導(dǎo)到AI芯片和消費(fèi)電子產(chǎn)品，導(dǎo)致銷售價(jià)格大漲。
中東是全球氦氣主要產(chǎn)地。
氦氣在芯片制造中，非常關(guān)鍵的一環(huán)。晶圓制造需要穩(wěn)定的環(huán)境。氦氣常被用于設(shè)備冷卻，它導(dǎo)熱性能極高，能瞬間帶走設(shè)備產(chǎn)生的熱量。由于分子小、擴(kuò)散速度快，能發(fā)現(xiàn)極其細(xì)微的泄漏。在等離子蝕刻和光刻設(shè)備中，氦氣還用于穩(wěn)定氣體環(huán)境，純度要求在99.999%，全球只有極少數(shù)國(guó)家能供應(yīng)。
氦氣是天然氣生產(chǎn)的副產(chǎn)品，全球氦氣年產(chǎn)量約1.9億立方米左右，供應(yīng)主要集中在少數(shù)四五個(gè)國(guó)家：美國(guó)第一，占全球40%。中東卡塔爾占30%，地位非常關(guān)鍵。阿爾及利亞約10%。剩余部分來自俄羅斯等國(guó)家，但俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)后，產(chǎn)能受到巨大影響。
戰(zhàn)爭(zhēng)打響后，卡塔爾的天然氣生產(chǎn)設(shè)施受到威脅，氦氣提取裝置間歇性停工。同時(shí)，卡塔爾天然氣出口，全部通過霍爾木茲海峽運(yùn)輸出去，而現(xiàn)在這里是中東沖突中最敏感的位置，沒有之一。任何航運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)、保險(xiǎn)費(fèi)用飆升或運(yùn)輸中斷，都可能迫使生產(chǎn)商減少產(chǎn)量。歷史上有過類似情況。2017年卡塔爾外交危機(jī)期間，該國(guó)氦氣出口短暫停止，全球供應(yīng)一度減少約25%，價(jià)格迅速上漲，一些科研機(jī)構(gòu)甚至?xí)和?shí)驗(yàn)。
現(xiàn)在價(jià)格水漲船高。工業(yè)級(jí)高純氦氣，從平時(shí)的450到650美元每千立方英尺，現(xiàn)在現(xiàn)貨價(jià)格上漲到700到900美元。如果供應(yīng)繼續(xù)緊張，價(jià)格可能到1000美元。
雖然芯片企業(yè)大多通過長(zhǎng)期合同采購(gòu)氦氣，短期不會(huì)立刻停產(chǎn)，但成本上升會(huì)影響到出廠價(jià)格。晶圓廠每天消耗大量工業(yè)氣體，包括氦、氮、氬等，氦氣雖然占比不高，但一旦供應(yīng)不足，生產(chǎn)就會(huì)受到影響。
半導(dǎo)體利潤(rùn)最高的產(chǎn)品，是AI芯片和數(shù)據(jù)中心相關(guān)芯片。AI訓(xùn)練GPU價(jià)格可能達(dá)到3萬美元，而普通手機(jī)芯片價(jià)格只有幾十美元。面對(duì)材料限制，晶圓廠會(huì)優(yōu)先保證AI芯片生產(chǎn)，而不是消費(fèi)電子產(chǎn)品。
美國(guó)科技分析師Ben Bajarin在社交媒體提到，“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)往往來自上游材料，而不是最終產(chǎn)品。許多電子產(chǎn)品供應(yīng)鏈看似全球化，但核心材料供應(yīng)卻非常集中，一旦某個(gè)地區(qū)發(fā)生地緣政治沖突，價(jià)格和供應(yīng)都會(huì)迅速波動(dòng)。”
AI芯片需求的增長(zhǎng)，進(jìn)一步放大了這種結(jié)構(gòu)。由于數(shù)據(jù)中心算力需求爆炸性增長(zhǎng)，AI模型訓(xùn)練需要大量高性能GPU和高帶寬內(nèi)存。某些GPU價(jià)格從上市初期的2.5萬美元上漲到3.5萬美元以上，而服務(wù)器內(nèi)存價(jià)格也持續(xù)上升。與此同時(shí)，消費(fèi)電子芯片存在庫存周期，價(jià)格上漲較慢。如果氦氣等供應(yīng)出現(xiàn)波動(dòng)，資源優(yōu)先供應(yīng)AI產(chǎn)業(yè)。
所以說，AI并不是純粹的軟件革命。人工智能依賴算力，而算力依賴芯片，芯片依賴晶圓廠，而晶圓廠本質(zhì)上是高度復(fù)雜的工業(yè)設(shè)施。一座先進(jìn)晶圓廠投資往往超過200億美元，需要穩(wěn)定電力、超純水和各種工業(yè)氣體。制造一片先進(jìn)芯片可能需要上千道工序和數(shù)月時(shí)間。一個(gè)大型AI數(shù)據(jù)中心的耗電量可以達(dá)到數(shù)百兆瓦，相當(dāng)于一個(gè)中型城市的電力需求。
AI產(chǎn)業(yè)本質(zhì)上就是一種新的重工業(yè)體系。人工智能看起來是最前沿的數(shù)字技術(shù)，但它的基礎(chǔ)依然是傳統(tǒng)工業(yè)體系。算力來自芯片，芯片來自晶圓廠，而晶圓廠依賴能源和材料供應(yīng)。算力背后包括代碼和算法，還有能源、礦產(chǎn)、氣體和制造能力。關(guān)鍵材料供應(yīng)集中在少數(shù)國(guó)家和企業(yè)手中，例如光刻設(shè)備、特種氣體和高純硅材料。任何地緣戰(zhàn)爭(zhēng)沖突，都可能在某個(gè)環(huán)節(jié)影響這條鏈條。
美國(guó)和伊朗的戰(zhàn)爭(zhēng)，看似是石油能源危機(jī)，最后可能通過氦氣供應(yīng)這個(gè)環(huán)節(jié)，影響到全球芯片生產(chǎn)，再通過芯片影響全球AI算力。這種看似不起眼的氣體，都可能成為科技產(chǎn)業(yè)意想不到的一個(gè)瓶頸。
AI的競(jìng)爭(zhēng)不僅僅是算法和軟件的競(jìng)爭(zhēng)，也是資源和工業(yè)能力的競(jìng)爭(zhēng)。關(guān)注算力革命的同時(shí)，也要關(guān)注背后看不見的材料與能源。氦氣只是其中一個(gè)例子。未來的AI世界不僅屬于代碼，也屬于礦產(chǎn)、能源和工業(yè)體系。
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