中國製造的痛點,世界頂尖的核心技術各領域全梳理

半導體加工設備

半導體加工設備方面目前國內市場佔有率很低,基本被美國和日本壟斷。

中國製造的痛點,世界頂尖的核心技術各領域全梳理

設備方面最常見的是CPU,而CPU的製造需要設備和材料,目前全球前十手機CPU設備生廠商中,基本就是美國和日本的企業。

此外,設備方面包括拉晶、成晶、光刻、刻蝕、鍍膜等環節。以刻蝕設備為例,目前蝕刻設備精度最高的就是是日本日立。此外,比如超高精密儀器,數控機床,東麗、帝人的碳纖維,光柵刻畫機,光刻機等等,這些領域是美國和日本嚴格限制出口的方面,也是目前國內最短缺的核心領域。

半導體材料

目前,全球7成的半導體硅材料,都是由日本的信越化學提供。國內方面,目前不斷的提升市場佔有率,但是差距依然巨大。

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比如,日本企業在硅晶圓、合成半導體晶圓、光罩、光刻膠、藥業、靶材料、保護塗膜、引線架、陶瓷板、塑料板、 TAB、 COF、焊線、封裝材料等10多種重要材料方面均佔有一半以上的試航份額,可以看出日本半導體材料領域在全球範圍內長期保持著絕對優勢。

生產芯片需要半導體必須材料有19種,缺一不可,且由於多數材料具備非常高的技術壁壘,因此掌握半導體材料的核心企業在半導體領域中具備著非常大的優勢和話語權。

頂尖精密儀器

頂尖精密儀器基本由美國、日本和德國霸佔,其中美國10家,日本6家,德國4家,英國2家 。

舉幾個例子。日本SATAKE長期致力於發展人類三大糧食作物之一的稻米方面機械設備,旗下囊括的糧食食品設備、實驗檢測設備、關聯環境機械設備等方面市佔率均為第一位。全球主要稻米糧食國家政府與企業均與SATAKE有合作,包括中國、美國、東南亞、南美等地區。美國和日本都是諾貝爾獎大國,日本

此外,由日立為加拿大維多利亞大學定製打造的世界最強大的科研顯微鏡已於去年正式投入使用。

還有,目前全球高端電子顯微鏡主要有兩大品牌:日本的JEOL和美國的FEI。全球唯一陶一臺原子納米級全息電鏡也已經被日本開發成功——來自日立。

醫療硬件的最高峰之一,全球僅有的6臺投入使用的重粒子癌放療設備有5套在日本,1套在德國,目前選擇不開刀而接受重粒子線放療的患者中有80%是在日本進行的。

醫療科技硬件兩大最高峰的另一個——質子束放療加速器,由日立與北海道大學發明,整套設備售價2億dollar+,全球裝機量不超15臺。

世界首臺帶立體定向功能的適形調強放療設備並用於胰腺癌治療——三菱重工。

世界首個不依靠科研反應堆,成功商業化為醫院專用的硼中子捕捉療法(BNCT)設備——住友重機械-京都大學。BNCT是不需上手術檯的癌治療手段之一,日本產學界合作。

世界最速兼唯一有能力探測外銀河系高能量的全天候天文儀器——maxi(全天候X射線監視裝置)。搭載了由jaxa和riken共同開發的世界最廣視野狹縫監視攝像機(12固態+2氣態),放置於國際空間站日本實驗艙kibo號外平臺。

世界首支行星觀測用(極紫外分光)太空望遠鏡——日本Sprint-A Sprint-A。

jeol利用最新獨自研發的12極子球面像差校正器,成功推出最高加速電壓達300kv的新一代冷場發射球差校正透射電鏡——jem-arm300f,鞏固了自己在電子顯微鏡界的世界領先地位。

世界最高波束亮度、強度生成能力的能量回收光源光陰極直流電子槍—日本pearl。

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日立的質子束癌症放療設備已經在全世界醫院癌症科NO.1的美國MD安德森進行了2400+實例,此外美總統御用醫院梅奧診所,美國國家癌症研究所NCI唯一指定的兒童綜合癌症治療兼研究機構St.Jude Children's Research Hospital,歐洲最大規模腫瘤科的德國海德堡大學醫院都在利用日立的質子束放療設備。

從2000年開始每年的諾貝爾獎,其中之一就是離不開其高端儀器的製造,使用。

超高精度機床

超高精度機床和材料學併為工業之母:日本,德國,瑞士壟斷,其中日本遙遙領先。

世界最高精度機床主軸來自日本精工。比如,美國F22猛禽戰機就用日本機床:SNK(新日本工機)的5軸龍鏜銑。

yamazaki mazak(日本山崎馬紮克)被瑞典皇家科學院評出的世界最佳公司、英國本地最佳工廠兼出口成就獎、美國製造工程師學會惠特尼生產力獎獲得者、美軍US.ARMY巖島兵工廠聯合制造技術中心的機床供應商及機械師培訓方、波音集團的最佳機床設備供應商等等。mazak最拿手的環節,當屬machining center(加工中心)。

全球超精密加工領域中精度最高的母機,來自於日本捷太科特Jtket的AHN15-3D自由曲面金剛石加工機,此設備主要用來對各種光學鏡頭和藍光鏡片模具進行超精密車削及研磨。這臺機子僅從加工精度上講比三臺軍工神器(美國LLNL的LODTM和DTM-3, 英國CUPE的OAGM2500)還要高出近8倍。

全球70%的精密機床都搭載著由日本Metrol研製的世界最高精度的微米級全自動對刀儀。

全球唯一一臺突破納米級加工精度的慢走絲電火花加工機,來自日本sodick(沙迪克),sodick將電火花式加工與水刀式加工結合成功開發出世界首臺混合動力線切割放電加工機。

在任何尖端工業機械上都不可缺的傳動部件,日本HDS的高精密、大扭矩、輕量化、回力小的諧波減速機在全球擁有4成以上份額,NASA、空客、蔡司外科手術鏡等都是靠它來傳遞反饋設備的停走、動力轉向、精度定位。

日本amada在2000年推出的暢銷歐洲的astro-540 interpro機型基礎上開發出了世界首臺將激光溶接-成型-攻絲-折彎4項鈑金製造工序集成於一體的複合鈑金加工機LASBEND-AJ。

雙主軸雙刀塔車床的代表者——okuma(大隈株式會社)。okuma最令人稱讚的是這家公司是全球機床界中唯一的“全能型製造商”,幾十年來一直堅持從核心部件(驅動器、編碼器、馬達、主軸等)到數控操作系統到終端,全部由自社設計開發完成,真正實現了軟硬兼備。

德國權威機械技術雜誌maschinemarket將最佳革新技術獎連續授與okuma的Machining Navi自動加工導航技術和多層狹縫永久磁鐵磁阻電機prex motor。

日本松浦機械幾乎霸佔了歐洲高端發動機加工,歷來都是超跑法拉利,布加迪威航的客戶。

中國高精尖科研設備銅材主要提供商,國家重點扶持機構中鋁洛銅向日本生田產機購買一整條伸銅雙面銑面切削生產線;世界幾乎所有汽車品牌上的銅材的加工過程都要利用生田產機的設備完成。

工業機器人

工業機器人是未來50年的全球大力發展的產業。目前工業機器人的技術基本掌握在日本手中。

機器人四大家族:日本發那科,安川電機,瑞典ABB,德國庫卡。其中發那科是全球工業機器人銷售記錄保持者、利潤保持者、技術領導者。德國庫卡最弱,其核心技術基本外購,目前被美的收購。

工業機器人有三大核心技術其實也就是三大核心零部件的關鍵技術:控制器(控制技術),減速機,機器人專用伺服電機及其控制技術。

一線廠家包括:發那科(Fanuc 日本)、安川(Yaskawa 日本)、ABB(瑞士)、庫卡(KUKA 德國)。二線廠商包括Comau(意大利)、OTC(Daihen旗下 日本)、川崎(Kawasaki 日本)、那智不二越(Nachi-Fujikoshi 日本)、松下(Panasonic 日本)等等。

碳纖維

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碳纖維在高端軍事,工業,生活,汽車,飛機等等都離不開。碳纖維技術基本被日本東麗,東邦,三菱麗陽壟斷,目前國內發展迅速,T800領域中安信已經能夠生產,此外中復神鷹和光威復材在T300領域也實現規模化。雖然,東麗目前已經實現T1100的規模化生產,但國內跟進的步伐也依然迅猛。

值得一提的是波音,空客是東麗的常客。

繼碳纖維之後, 源自日本的新材料SIC纖維將又一次推動世界技術革新,新一代飛機的發動機核心零部件將採用日本開發的新材料。

從飛機身的CFRP(碳纖維增強樹脂基複合材料)採用比率來看,歐洲空中客車和美國波音的最新中大型飛機已經超過50%。在CFRP領域,日本企業的市場份額達到約7成。

通用電氣GE將和日本石川島播磨重工,宇部興產聯合開發,以高壓氣體推動飛機前進的渦輪機的風扇葉片等4種零部件,從以往的鎳合金改為SiC材料。

光學

世界先進光學玻璃製造商有日本保谷光學Hoya,日本小原光學Ohara,日本住田光學Sumita,德國肖特光學Schott。

其中日本住田光學Sumita保有精密模壓而成的光學玻璃的,世界最高折射率,世界最低成形熔點,世界最多品種數量記錄。日本住田光學的光學玻璃無論在製造工藝,還是在產品種類上全面領先其他同行。

光學領域最重要母機之一的大型衍射光柵刻畫機,全球只有3-4個國家有能力造,日立保有最高刻畫精度10000g/mm,直接影響光學領域的研究。

世界第一行星探測能力的日本斯巴魯subaru昴星為世界最大單一主鏡片光學紅外天文望遠鏡,在目前發現的距地球最遙遠的10顆星系中有9個是科學家利用它發現的,其中包括最遠的那顆,並在2012年打破了新銀河的最遠觀測記錄。

經吉尼斯世界紀錄認定的世界最精密光學天象儀——來自日本五藤光學。當今世界上最先進的光學天象儀能準確投影1億4千萬顆恆星,並且五藤光學和柯尼卡美能達加起來在此領域已握有全球7成左右份額。

工程器械

工程器械前四名分別是:美國卡特彼勒、日本小、terex,日立。國內方面,徐工繼續依靠核心競爭力勉強進入前十,此外還有十名開外的三一重工。

2016年中國大力發展基建,讓日本小松同比暴漲97%,日立暴漲42%,神鋼增長29%。歷史上最大(8100tm)的擁有量產記錄的動臂塔吊(動臂自升式起重機)——IHI運搬機械。

其他核心技術

中國製造的痛點,世界頂尖的核心技術各領域全梳理

結語

新時代,中國即將迎來新成就!雖然目前我國核心製造水平尚處於落後,但未來的日子,相信中國製造業也將讓我們揚眉吐氣!


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