這35項卡住我國脖子的技術,只是冰山一角!

1
光刻機
 《這些「細節」讓中國難望頂級光刻機項背》(科技日報4月19日)

製造芯片的光刻機,其精度決定了芯片性能的上限。在「十二五」科技成就展覽上,中國生產的最好的光刻機,加工精度是90納米。這相當於2004年上市的奔騰四CPU的水準。而國外已經做到了十幾納米。

光刻機里有兩個同步運動的工件台,一個載底片,一個載膠片。兩者需始終同步,誤差在2納米以下。兩個工作台由靜到動,加速度跟導彈發射差不多。在工作時,相當於兩架大飛機從起飛到降落,始終齊頭並進一架飛機上伸出一把刀,在另一架飛機的米粒上刻字,不能刻壞了。

2
芯片
 《中興的「芯」病,中國的心病》(4月20日)

低速的光芯片和電芯片已實現國產,但高速的仍全部依賴進口。國外最先進芯片量產精度為10納米,我國只有28納米,差距兩代。據報道,在計算機系統、通用電子系統、通信設備、內存設備和顯示及視頻系統中的多個領域中,我國國產芯片佔有率為0。

3
操作系統
《喪失先機,沒有自研操作系統的大國之痛》(4月23日)

普通人看到中國IT業繁榮,認為技術差距不大,實則不然。3家美國公司壟斷手機和個人電腦的操作系統。數據顯示,2017年安卓系統市場佔有率達85.9%,蘋果IOS為14%。其他系統僅有0.1%。這0.1%,基本也是美國的微軟的Windows和黑莓。沒有谷歌鋪路,智能手機不會如此普及,而中國手機廠商免費利用安卓的代價,就是隨時可能被「斷糧」。

4
航空發動機短艙
《居者無其屋,國產航空發動機的短艙之困》(4月24日)

飛機上安放發動機的艙室,俗稱「房子」,是航空推進系統最重要的核心部件之一,其成本約佔全部發動機的1/4左右。短艙需要將發動機包覆,減少飛行阻力;其進氣道還要具有防、除冰的能力;飛行中,要保護髮動機不受干擾正常工作;在地面,需要做到方便發動機的維護和維修,一旦短艙有損,飛行中可能會引起發動機嚴重事故。短艙越大技術難度越高。我國在這一重要領域尚屬空白。查閱所有公開資料,我國尚無自主研製短艙的專門機構,相關院校似乎也沒有設置相關的學科。

5
觸覺傳感器
《傳感器疏察,被愚鈍的機械人「國產觸覺」》(4月25日)

觸覺傳感器是工業機械人核心部件。精確、穩定的嚴苛要求,攔住了我國大部分企業向觸覺傳感器邁進的步伐,目前國內傳感器企業大多從事氣體、溫度等類型傳感器的生產。在一個有着100多家企業的行業中,幾乎沒有傳感器製造商進行觸覺傳感器的生產。日本陣列式傳感器能在10厘米×10厘米大小的基質中分佈100個敏感元件,售價10萬元,而國內產品多為一點式,一般100元一個。

6
真空蒸鍍機
《真空蒸鍍機匱缺:高端顯示屏上的陰影》(4月26日)

OLED面板製程的「心臟」。日本Canon Tokki獨佔高端市場,掌握着該產業的咽喉。業界對它的年產量預測通常在幾台到十幾台之間。有錢也買不到,說的就是它。 Canon Tokki能把有機發光材料蒸鍍到基板上的誤差控制在5微米內(1微米相當於頭髮直徑的1%),沒有其他公司的蒸鍍機能達到這個精準度。目前我國還沒有生產蒸鍍機的企業,在這個領域我們沒什麼發言權。

7
手機射頻器件

《射頻器件:仰給於人的手機尷尬》(5月7日)

一塊手機的主板上,1/3的空間是射頻電路。手機發展趨勢是更輕薄,功耗更小,頻段更多,帶寬更大,這就向射頻芯片提出了挑戰。射頻芯片將數字信號轉化成電磁波,4G手機要支持十幾個頻段,信息帶寬幾十兆。

2018年,射頻芯片市場150億美元;高端市場基本被Skyworks、Qorvo和 博通3家壟斷,高通也佔一席之地。射頻器件的另一個關鍵元件——濾波器,國內外差距更大。手機使用的高端濾波器,幾十億美元的市場,完全歸屬Qorvo等國外射頻器件巨頭。中國是世界最大的手機生產國,但造不了高端的手機射頻器件。這需要材料、工藝和設計經驗的踏實積累。

8
iCLIP技術
《「靶點」難尋,國產創新葯很迷惘》(5月8日)

iCLIP是一種新興的實驗技術,是研發創新葯的最關鍵的技術之一。它的發明,讓人們拋棄精密的觀測儀器,也能確定RNA(核糖核酸)和蛋白質在哪個位置「交匯」,甚至可以讀出位點「密碼」。iCLIP技術難,猶如萬千人海中找一個人,要從幾十億個鹼基對找到一個或幾個確定的結合點,精確度可想而知。國外研究團隊已在此領域展開「技術競賽」,研究論文以幾個月為周期輪番上演。國內實驗室卻極少有成熟經驗。

9
重型燃氣輪機
《「命門火衰」,重型燃氣輪機的葉片之殤》(5月9日)

燃氣輪機廣泛應用於艦船、火車和大型電站。我國具備輕型燃機自主化能力;但重燃仍基本依賴引進。國際上大的重燃廠家,主要是美國GE、日本三菱、德國西門子、意大利安薩爾多4家。與中國合作都附帶苛刻條件:設計技術不轉讓,核心的熱端部件製造技術也不轉讓,僅以許可證方式許可本土製造非核心部件。沒有自主化能力,意味着我國能源安全的重要一環,仍然受制於人,存在被「卡脖子」的風險。

10
激光雷達
《激光雷達昏聵,讓自動駕駛很糾結》(5月10日)

激光雷達是個傳感器,自帶光源,主動發出激光,感知周圍環境,像蝙蝠通過超聲波定位一樣。它是自動駕駛汽車的必備組件,決定着自動駕駛行業的進化水平。但在該領域,國貨幾乎沒有話語權。目前能上路的自動駕駛汽車中,凡涉及激光雷達者,使用的幾乎都是美國Velodyne的產品,其激光雷達產品是行業標配,佔八成以上市場份額。

11
適航標準
《適航標準:國產航發又一道難邁的坎兒》(5月11日)

一款航空發動機要想獲取一張放飛證,必須經過一套非常嚴格的「適航」標準體系驗證,涵蓋設計、製造、驗證和管理。但目前在國際上,以FAA和歐洲航空安全局(EASA)的適航審定影響力最大,認可度最高。儘管在規章要求層面,中國與FAA基本一致,但由於國產航空發動機型號匱乏,缺乏實際工程實踐經驗,使我國適航規章缺少相應的技術支撐。實際型號的適航驗證工作,成為被卡在別國空域之外的關隘。

12
高端電容電阻
《沒有這些訣竅,我們夠不着高端電容電阻》(5月14日)

電容和電阻是電子工業的黃金配角。中國是最大的基礎電子元件市場,一年消耗的電阻和電容,數以萬億計。但最好的消費級電容和電阻,來自日本。電容市場一年200多億美元,電阻也有百億美元量級。所謂高端的電容電阻,最重要的是同一個批次應該盡量一致。日本這方面做得最好,國內企業差距大。國內企業的產品多屬於中低端,在工藝、材料、質量管控上,相對薄弱。

13
核心工業軟件
《核心工業軟件:智能製造的中國「無人區」》(5月17日)

中國的核心工業軟件領域,基本還是「無人區」。工業軟件缺位,為智能製造帶來了麻煩。工業系統複雜到一定程度,就需要以計算機輔助的工業軟件來替代人腦計算。譬如,芯片設計生產「必備神器」EDA工業軟件,國產EDA與美國主流EDA工具相較,設計原理上並無差異,但軟件性能卻存在不小差距,主要表現在對先進技術和工藝支持不足,和國外先進EDA工具之間存在「代差」。國外EDA三大巨頭公司Cadence、Synopsys及Mentor,佔據了全球該行業每年總收入的70%。發展自主工業操作系統+自主工業軟件體系,刻不容緩。

14
ITO靶材
《燒不出大號靶材,平板顯示製造仰人鼻息》(5月18日)

ITO靶材不僅用於製作液晶顯示器、平板顯示器、等離子顯示器、觸摸屏、電子紙、有機發光二極管,還用於太陽能電池和抗靜電鍍膜、EMI屏蔽的透明傳導鍍膜等,在全球擁有廣泛的市場。ITO膜的厚度因功能需求而有不同,一般在30納米至200納米。

在尺寸的問題上,國內ITO靶材企業一直鮮有突破,而後端的平板顯示製造企業也要仰人鼻息。燒結大尺寸ITO靶材,需要有大型的燒結爐。國外可以做寬1200毫米、長近3000毫米的單塊靶材,國內只能製造不超過800毫米寬的。產出效率方面,日式裝備月產量可達30噸至50噸,我們年產量只有30噸——而進口一台設備價格要花一千萬元,這對國內小企業來說無異於天價。

每年我國ITO靶材消耗量超過1千噸,一半左右靠進口,用於生產高端產品。

15
核心算法
《算法不精,國產工業機械人有點「笨」》(5月22日)

中國已經連續5年成為世界第一大機械人應用市場,但高端機械人仍然依賴於進口。由於沒有掌握核心算法,國產工業機械人穩定性、故障率、易用性等關鍵指標遠不如工業機械人「四大家族」發那科(日本)、ABB(瑞士)、安川(日本)、庫卡(德國)的產品。核心算法差距過大,導致國產機械人穩定性不佳,故障率居高不下。算法的差距不只體現在核心控制器上,更拖慢了伺服系統響應的速度。

機械人每完成一個動作,需要核心控制器、伺服驅動器和伺服電機協同作戰。對於單台伺服系統,國產機械人動態與靜態精度都很高,但高端機械人一般同時有6台以上伺服系統,用傳統的控制方法難以取得好的控制效果。

16
航空鋼材
 《航空鋼材不過硬,國產大飛機起落失據》(5月23日)

無論起飛還是降落,起落架都是支撐飛機的唯一部件,尤其是在飛機降落階段,其承載的載荷不僅僅來自機身重量,還有飛機垂直方向的巨大衝力。因此,起落架的材料強度必須十分優異,只能依靠特種鋼材才行。

目前使用範圍最廣的是美國的300M鋼,該材料採用真空熱處理技術,避免了滲氫,零件表面光亮,無氧化脫碳、增碳和晶界氧化等缺陷,提高了表面質量。而國內用於製作起落架的國產超強度鋼材有時會出現點狀缺陷、硫化物夾雜、粗晶、內部裂紋、熱處理滲氫等問題,這些問題都與冶煉過程中純凈度不夠有關係。所以我國在高純度熔煉技術方面與美國還有較大差距,存在很大提升空間。

17
銑刀
《為高鐵鋼軌「整容」,國產銑刀難堪重任》(5月24日)

隨着我國近年來高鐵的迅猛建設,鋼軌養護問題也愈加讓業內專家憂心。若養護不到位,不僅折損生命周期,還存在高風險隱患。我國自主創新研發的雙動力電驅銑磨維護機械人裝備——被稱為鋼軌『急救車』的銑磨車可為鋼軌「保駕護航」。但銑磨車最核心部件銑刀仍需從國外進口。銑刀的材料是一種超硬合金材料。對其中金屬成分我們已然了解,但就是不知人家是怎麼配比、合成的,如同琢磨某種中藥的祖傳秘方、各種藥材比例是多少,都不甚明了。

18
高端軸承鋼
《高端軸承鋼,難以補齊的中國製造業短板》(5月25日)

作為機械設備中不可或缺的核心零部件,軸承支撐機械旋轉體,降低其摩擦係數,並保證其迴轉精度。無論飛機、汽車、高鐵,還是高精密機床、儀器儀錶,都需要軸承。這就對其精度、性能、壽命和可靠性提出了高要求。而我國的制軸工藝已經接近世界頂尖水平,但材質——也就是高端軸承用鋼幾乎全部依賴進口。

高端軸承用鋼的研發、製造與銷售基本上被世界軸承巨頭美國鐵姆肯、瑞典SKF所壟斷。前幾年,他們分別在山東煙台、濟南建立基地,採購中國的低端材質,運用他們的核心技術做成高端軸承,以十倍的價格賣給中國市場。鍊鋼過程中加入稀土,就能使原本優質的鋼變得更加「堅強」。但怎麼加,這是世界軸承巨頭們的核心秘密。

19
高壓柱塞泵
《高壓柱塞泵,鯁在中國裝備製造業咽喉的一根刺》(5月28日)

液壓系統是裝備製造業的關鍵部件之一,一切工程領域,凡是有機械設備的場合,都離不開液壓系統。高壓柱塞泵是高端液壓裝備的核心元件,被稱作液壓系統的「心臟」。中國液壓工業的規模在2017年已經成為世界第二,但產業大而不強,尤其是額定壓力35MPa以上高壓柱塞泵,90%以上依賴進口。 國內生產的液壓柱塞泵與外國品牌相比,在技術先進性、工作可靠性、使用壽命、變量機構控制功能和動靜態性能指標上都有較大差距,基本相當於國外上世紀90年代初水平。

20
航空設計軟件
《航空軟件困窘,國產飛機設計戴上「緊箍咒」》(5月30日)

自上世紀80年代後,世界航空業就邁入數字化設計的新階段,現在已經達到離開軟件就無法設計的高度依賴程度。設計一架飛機至少需要十幾種專業軟件,全是歐美國家產品。國內設計單位不僅要投入巨資購買軟件,而且頭戴鋼圈,一旦被念「緊箍咒」,整個航空產業將陷入癱瘓。

據媒體報道,設計殲-10飛機時,主起落架主承力結構的整個金屬部件是委託國外製造。但造完之後,起落架的收放出現問題,有5毫米的誤差,只好重新訂貨製造。僅僅是這一點點的誤差,影響了殲-10首飛推遲了八九個月。沒有全數字化的軟件支撐,任何一點細微的誤差,都可能成為製造業的夢魘。

21
光刻膠
《中國半導體產業因光刻膠失色》(5月31日)

我國雖然已成為世界半導體生產大國,但面板產業整體產業鏈仍較為落後。目前,LCD用光刻膠幾乎全部依賴進口,核心技術至今被TOK、JSR、住友化學、信越化學等日本企業所壟斷。就拿在國際上具有一定競爭實力的京東方來說,目前已建立17個面板顯示生產基地,其中有16個已經投產。但京東方用於高端面板的光刻膠,仍然由國外企業提供。

光刻膠主要成分有高分子樹脂、色漿、單體、感光引發劑、溶劑以及添加劑,開發所涉及的技術難題眾多,需從低聚物結構設計和篩選、合成工藝的確定和優化、活性單體的篩選和控制、色漿細度控制和穩定、產品配方設計和優化、產品生產工藝優化和穩定、最終使用條件匹配和寬容度調整等方面進行調整。因此,要自主研發生產,技術難度非常之高。

22
高壓共軌系統
《高壓共軌不中用,國產柴油機很受傷》(6月4日)

電控柴油高壓共軌系統相當於柴油發動機的「心臟」和「大腦」,其品質的好壞,嚴重影響發動機的使用。柴油機產業是推動一個國家經濟增長、社會運行的重要裝備基礎。中國是全球柴油發動機的主要市場和生產國家,而在國內的電控柴油機高壓共軌系統市場,德國、美國和日本等企業佔據了絕大份額。和國外先進公司的產品相比,國產高壓共軌系統在性能、功能、質量及一致性上還存在一定的差距,成本上的優勢也不明顯。

23
透射式電鏡
《我們的蛋白質3D高清照片仰賴舶來的透射式電鏡》(6月6日)

冷凍電鏡可以拍攝微觀結構高清3d「彩照」,是生命科學研究的利器,透射式電鏡的生產能力是冷凍電鏡製造能力的基礎之一。目前世界上生產透射電鏡的廠商只有3家,分別是日本電子、日立、FEI,國內沒有一家企業生產透射式電鏡。匹配冷凍電鏡使用的工具都需要原裝,零件壞了找不到人修理,只能等待零件郵寄到貨後進行更換。對於中國的冷凍電鏡使用者們來說,這樣的體驗可能還要持續不短的時間。

24
掘進機主軸承
《自家的掘進機卻不得不用別人的主軸承》(6月7日)

主軸承,有全斷面隧道掘進機的「心臟」之稱,承擔著掘進機運轉過程的主要載荷,是刀盤驅動系統的關鍵部件,工作所處狀況十分惡劣。與直徑僅有幾百毫米的傳統滾動軸承相比,掘進機主軸承直徑一般為幾米,是結構最複雜的一種軸承,製造需要上百道工序。就掘進機整機製造能力而言,國產掘進機已接近世界最先進水平,但最關鍵的主軸承全部依賴進口。德國的羅特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF佔據市場。

25
微球
《微球:民族工業不能承受之輕》(6月12日)

微球,直徑是頭髮粗細的三十分之一。手機屏幕里,每平方毫米要用一百個微球,撐起了兩塊玻璃面板,相當於骨架,在兩塊玻璃面板的縫隙里,再灌進液晶。少了它,你正盯着的液晶屏幕將無法生產。 沒有微球,芯片生產、食品安全檢測、疾病診斷、生物製藥、環境監測……

許多行業都會陷入窘境。僅微電子領域,中國每年就要進口價值幾百億元人民幣的微球。2017年中國大陸的液晶面板出貨量達到全球的33%,產業規模約千億美元,位居全球第一。但這面板中的關鍵材料——間隔物微球,以及導電金球,全世界只有日本一兩家公司可以提供。這些材料也像芯片一樣,給人卡住了脖子。

26
水下連接器
《水下連接缺國產利器,海底觀測網傍人籬壁》(6月13日)

除了船舶、遙感衛星,海底觀測網已成為第三種海洋觀測平台——通過它,人類可以深入到水下觀測和認識海洋。如果將各類纜系觀測平台比作胳膊、腿,水下連接器就好比關節,對海底觀測網系統的建設、運行和維護有着不可替代的作用。目前我國水下連接器市場基本被外國壟斷。一旦該連接器成為禁運品,整個海底觀測網的建設和運行將被迫中斷。

27
燃料電池關鍵材料
《少了三種關鍵材料,燃料電池商業化難成文章》(6月14日)

國外的燃料電池車已實現量產,但我國車用燃料電池還處在技術驗證階段。我國車用燃料電池的現狀是——幾乎無部件生產商,無車用電堆生產公司,只有極少量商業運行燃料電池車。多項關鍵材料,決定着燃料電池的壽命和性能。這些材料我國並非完全沒有,有些實驗室成果甚至已達到國際水平。但是,沒有批量生產線,燃料電池產業鏈依然梗阻。關鍵材料長期依賴國外,一旦遭遇禁售,我國的燃料電池產業便沒有了基礎支撐。

28
高端焊接電源
《國產焊接電源「啞火」,機械人水下作業有心無力》(6月20日)

我國是海洋大國,擁有300多萬平方公裏海域,正在大力發展高端海洋資源開發和海洋維權裝備。海里的設備一旦出現開裂等故障,需要用有工業製造「縫紉機」之稱的焊接裝備修補。深海焊接的實現靠水下機械人。雖然我國是全球最大焊接電源製造基地,年產能已超1000萬台套,但高端焊接電源基本上仍被國外壟斷。我國水下機械人焊接技術一直難以提升,原因是高端焊接電源技術受制於人。國外焊接電源全數字化控制技術已相對成熟, 國內的仍以模擬控制技術為主。

29
鋰電池隔膜
《一層隔膜兩重天:國產鋰電池尚需撥雲見日》(6月21日)

作為新能源車的「心臟」,國產鋰離子電池(以下簡稱鋰電池)目前「跳」得還不夠穩。電池四大核心材料中,正負極材料、電解液都已實現了國產化,唯獨隔膜仍是短板。高端隔膜技術具有相當高的門檻,不僅要投入巨額的資金,還需要有強大的研發和生產團隊、純熟的工藝技術和高水平的生產線。高端隔膜目前依然大量依賴進口。

30
醫學影像設備元器件
《拙鈍的探測器模糊了醫學影像》(6月25日)

目前國產醫學影像設備的大部分元器件依賴進口,至少要花10年、20年才能達到別人的現有水平。在傳統醫學成像(CT、磁共振等)上,中國最早的專利比美國平均晚20年。在專利數量上,美國是我國的10倍。這意味着整個產業已經完全掌握在國外企業的手裡了,所有的知識產權,所有的原創成果,所有的科研積累都在國外,中國只佔很少的一部分。

31
超精密拋光工藝
《通往超精密拋光工藝之巔,路阻且長》(6月26日)

超精密拋光工藝在現代製造業中有多重要,其應用的領域能夠直接說明問題:集成電路製造、醫療器械、汽車配件、數碼配件、精密模具、航空航天。「它是技術靈魂」。美日牢牢把握了全球市場的主動權,其材料構成和製作工藝一直是個謎。換言之,購買和使用他們的產品,並不代表可以仿製甚至複製他們的產品。

32
環氧樹脂 
《環氧樹脂韌性不足,國產碳纖維缺股勁兒》(6月27日)

碳纖維質量能比金屬鋁輕,但強度卻高於鋼鐵,還具有耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變等特性,其中一個關鍵的複合輔材就是環氧樹脂。但目前國內生產的高端碳纖維,所使用的環氧樹脂全部都是進口的。目前,我國已能生產T800等較高端的碳纖維,但日本東麗掌握這一技術的時間是上世紀90年代。相比於碳纖維,我國高端環氧樹脂產業落後於國際的情況更為嚴重。

33
高強度不鏽鋼
《去不掉的火箭發動機「銹疾」》(6月28日)

用於火箭發動機的鋼材需具備多種特性,其中高強度是必須滿足的重要指標。然而,不鏽鋼的強度和防鏽性能,卻是魚和熊掌般難以兼得的矛盾體。火箭發動機材料如果如果嚴重生鏽,將帶來很大影響。完全依靠材料自身實現高強度和防鏽性能兼備,這是世界性難題。現在,我國航天材料大多用的是國外上世紀六七十年代用的材料,發達國家在生產過程中會嚴格控制雜質含量,如果純度不達標,便重新回爐,但國內廠家往往缺乏這種嚴謹的態度。

34
數據庫管理系統
《數據庫管理系統:中國還在尋找「正確打開方式」》(7月2日)

目前全世界最流行的兩種數據庫管理系統是Oracle和MySQL,都是甲骨文公司旗下的產品。競爭者還有IBM公司以及微軟公司的產品等。甲骨文、IBM、微軟和Teradata幾家美國公司,佔了大部分市場份額。數據庫管理系統國貨也有市場份額,但只是個零頭,其穩定性、性能都無法讓市場信服,銀行、電信、電力等要求極端穩妥的企業,不會考慮國貨。

35
掃描電鏡
《掃描電鏡「弱視」,工業製造難以明察秋毫》(7月3日)

掃描電子顯微鏡,一種高端的電子光學儀器,它被廣泛地應用於材料、生物、醫學、冶金、化學和半導體等各個研究領域和工業部門,被稱為「微觀相機」目前我國科研與工業部門所用的掃描電鏡嚴重依賴進口,每年我國花費超過1億美元採購的幾百台掃描電鏡中,主要產自美、日、德和捷克等國。國產掃描電鏡只佔約5%—10%。

結論與啟示

任正非最近接受採訪時說,他不太認同「自主創新」的說法,為什麼呢?

這是因為現代科技、工業的發展,既離不開不同國家不同公司技術、產品上的相互合作,也離不開發達國家所構建的這一套知識體系。如果我們把自主創新理解成完全要自己干,要構建起來自己的一套體系,這顯然是違背人類社會發展規律的。

現在,我們話語體系中「與世界接軌」似乎已成為某種與「自信」相悖的標籤。以高鐵為例,就是全面和世界接軌的最成功案例,中國高鐵從技術到標準、從製造到運營都和現有的世界工業體系接軌。

如果我們總是強調自主創新而極少提及和世界接軌,一方面會混淆中國經濟發展的內在邏輯,一方面也會阻礙我們今後的發展。

現在美國以及部分西方國家感受到競爭壓力,設置障礙不想讓我們接軌,如果我們也不是最大可能的爭取和世界經濟體系接軌,認為可以建立自己完全不同的工業化發展體系,可以繞開西方几百年來摸索出來的這套發展規律,那麼中國工業化的道路就有再次停滯甚至倒退的風險。