中国制造的痛点,世界顶尖的核心技术各领域全梳理

半导体加工设备

半导体加工设备方面目前国内市场占有率很低,基本被美国和日本垄断。

中国制造的痛点,世界顶尖的核心技术各领域全梳理

设备方面最常见的是CPU,而CPU的制造需要设备和材料,目前全球前十手机CPU设备生厂商中,基本就是美国和日本的企业。

此外,设备方面包括拉晶、成晶、光刻、刻蚀、镀膜等环节。以刻蚀设备为例,目前蚀刻设备精度最高的就是是日本日立。此外,比如超高精密仪器,数控机床,东丽、帝人的碳纤维,光栅刻画机,光刻机等等,这些领域是美国和日本严格限制出口的方面,也是目前国内最短缺的核心领域。

半导体材料

目前,全球7成的半导体硅材料,都是由日本的信越化学提供。国内方面,目前不断的提升市场占有率,但是差距依然巨大。

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比如,日本企业在硅晶圆、合成半导体晶圆、光罩、光刻胶、药业、靶材料、保护涂膜、引线架、陶瓷板、塑料板、 TAB、 COF、焊线、封装材料等10多种重要材料方面均占有一半以上的试航份额,可以看出日本半导体材料领域在全球范围内长期保持着绝对优势。

生产芯片需要半导体必须材料有19种,缺一不可,且由于多数材料具备非常高的技术壁垒,因此掌握半导体材料的核心企业在半导体领域中具备着非常大的优势和话语权。

顶尖精密仪器

顶尖精密仪器基本由美国、日本和德国霸占,其中美国10家,日本6家,德国4家,英国2家 。

举几个例子。日本SATAKE长期致力于发展人类三大粮食作物之一的稻米方面机械设备,旗下囊括的粮食食品设备、实验检测设备、关联环境机械设备等方面市占率均为第一位。全球主要稻米粮食国家政府与企业均与SATAKE有合作,包括中国、美国、东南亚、南美等地区。美国和日本都是诺贝尔奖大国,日本

此外,由日立为加拿大维多利亚大学定制打造的世界最强大的科研显微镜已于去年正式投入使用。

还有,目前全球高端电子显微镜主要有两大品牌:日本的JEOL和美国的FEI。全球唯一陶一台原子纳米级全息电镜也已经被日本开发成功——来自日立。

医疗硬件的最高峰之一,全球仅有的6台投入使用的重粒子癌放疗设备有5套在日本,1套在德国,目前选择不开刀而接受重粒子线放疗的患者中有80%是在日本进行的。

医疗科技硬件两大最高峰的另一个——质子束放疗加速器,由日立与北海道大学发明,整套设备售价2亿dollar+,全球装机量不超15台。

世界首台带立体定向功能的适形调强放疗设备并用于胰腺癌治疗——三菱重工。

世界首个不依靠科研反应堆,成功商业化为医院专用的硼中子捕捉疗法(BNCT)设备——住友重机械-京都大学。BNCT是不需上手术台的癌治疗手段之一,日本产学界合作。

世界最速兼唯一有能力探测外银河系高能量的全天候天文仪器——maxi(全天候X射线监视装置)。搭载了由jaxa和riken共同开发的世界最广视野狭缝监视摄像机(12固态+2气态),放置于国际空间站日本实验舱kibo号外平台。

世界首支行星观测用(极紫外分光)太空望远镜——日本Sprint-A Sprint-A。

jeol利用最新独自研发的12极子球面像差校正器,成功推出最高加速电压达300kv的新一代冷场发射球差校正透射电镜——jem-arm300f,巩固了自己在电子显微镜界的世界领先地位。

世界最高波束亮度、强度生成能力的能量回收光源光阴极直流电子枪—日本pearl。

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日立的质子束癌症放疗设备已经在全世界医院癌症科NO.1的美国MD安德森进行了2400+实例,此外美总统御用医院梅奥诊所,美国国家癌症研究所NCI唯一指定的儿童综合癌症治疗兼研究机构St.Jude Children's Research Hospital,欧洲最大规模肿瘤科的德国海德堡大学医院都在利用日立的质子束放疗设备。

从2000年开始每年的诺贝尔奖,其中之一就是离不开其高端仪器的制造,使用。

超高精度机床

超高精度机床和材料学并为工业之母:日本,德国,瑞士垄断,其中日本遥遥领先。

世界最高精度机床主轴来自日本精工。比如,美国F22猛禽战机就用日本机床:SNK(新日本工机)的5轴龙镗铣。

yamazaki mazak(日本山崎马扎克)被瑞典皇家科学院评出的世界最佳公司、英国本地最佳工厂兼出口成就奖、美国制造工程师学会惠特尼生产力奖获得者、美军US.ARMY岩岛兵工厂联合制造技术中心的机床供应商及机械师培训方、波音集团的最佳机床设备供应商等等。mazak最拿手的环节,当属machining center(加工中心)。

全球超精密加工领域中精度最高的母机,来自于日本捷太科特Jtket的AHN15-3D自由曲面金刚石加工机,此设备主要用来对各种光学镜头和蓝光镜片模具进行超精密车削及研磨。这台机子仅从加工精度上讲比三台军工神器(美国LLNL的LODTM和DTM-3, 英国CUPE的OAGM2500)还要高出近8倍。

全球70%的精密机床都搭载着由日本Metrol研制的世界最高精度的微米级全自动对刀仪。

全球唯一一台突破纳米级加工精度的慢走丝电火花加工机,来自日本sodick(沙迪克),sodick将电火花式加工与水刀式加工结合成功开发出世界首台混合动力线切割放电加工机。

在任何尖端工业机械上都不可缺的传动部件,日本HDS的高精密、大扭矩、轻量化、回力小的谐波减速机在全球拥有4成以上份额,NASA、空客、蔡司外科手术镜等都是靠它来传递反馈设备的停走、动力转向、精度定位。

日本amada在2000年推出的畅销欧洲的astro-540 interpro机型基础上开发出了世界首台将激光溶接-成型-攻丝-折弯4项钣金制造工序集成于一体的复合钣金加工机LASBEND-AJ。

双主轴双刀塔车床的代表者——okuma(大隈株式会社)。okuma最令人称赞的是这家公司是全球机床界中唯一的“全能型制造商”,几十年来一直坚持从核心部件(驱动器、编码器、马达、主轴等)到数控操作系统到终端,全部由自社设计开发完成,真正实现了软硬兼备。

德国权威机械技术杂志maschinemarket将最佳革新技术奖连续授与okuma的Machining Navi自动加工导航技术和多层狭缝永久磁铁磁阻电机prex motor。

日本松浦机械几乎霸占了欧洲高端发动机加工,历来都是超跑法拉利,布加迪威航的客户。

中国高精尖科研设备铜材主要提供商,国家重点扶持机构中铝洛铜向日本生田产机购买一整条伸铜双面铣面切削生产线;世界几乎所有汽车品牌上的铜材的加工过程都要利用生田产机的设备完成。

工业机器人

工业机器人是未来50年的全球大力发展的产业。目前工业机器人的技术基本掌握在日本手中。

机器人四大家族:日本发那科,安川电机,瑞典ABB,德国库卡。其中发那科是全球工业机器人销售记录保持者、利润保持者、技术领导者。德国库卡最弱,其核心技术基本外购,目前被美的收购。

工业机器人有三大核心技术其实也就是三大核心零部件的关键技术:控制器(控制技术),减速机,机器人专用伺服电机及其控制技术。

一线厂家包括:发那科(Fanuc 日本)、安川(Yaskawa 日本)、ABB(瑞士)、库卡(KUKA 德国)。二线厂商包括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。

碳纤维

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碳纤维在高端军事,工业,生活,汽车,飞机等等都离不开。碳纤维技术基本被日本东丽,东邦,三菱丽阳垄断,目前国内发展迅速,T800领域中安信已经能够生产,此外中复神鹰和光威复材在T300领域也实现规模化。虽然,东丽目前已经实现T1100的规模化生产,但国内跟进的步伐也依然迅猛。

值得一提的是波音,空客是东丽的常客。

继碳纤维之后, 源自日本的新材料SIC纤维将又一次推动世界技术革新,新一代飞机的发动机核心零部件将采用日本开发的新材料。

从飞机身的CFRP(碳纤维增强树脂基复合材料)采用比率来看,欧洲空中客车和美国波音的最新中大型飞机已经超过50%。在CFRP领域,日本企业的市场份额达到约7成。

通用电气GE将和日本石川岛播磨重工,宇部兴产联合开发,以高压气体推动飞机前进的涡轮机的风扇叶片等4种零部件,从以往的镍合金改为SiC材料。

光学

世界先进光学玻璃制造商有日本保谷光学Hoya,日本小原光学Ohara,日本住田光学Sumita,德国肖特光学Schott。

其中日本住田光学Sumita保有精密模压而成的光学玻璃的,世界最高折射率,世界最低成形熔点,世界最多品种数量记录。日本住田光学的光学玻璃无论在制造工艺,还是在产品种类上全面领先其他同行。

光学领域最重要母机之一的大型衍射光栅刻画机,全球只有3-4个国家有能力造,日立保有最高刻画精度10000g/mm,直接影响光学领域的研究。

世界第一行星探测能力的日本斯巴鲁subaru昴星为世界最大单一主镜片光学红外天文望远镜,在目前发现的距地球最遥远的10颗星系中有9个是科学家利用它发现的,其中包括最远的那颗,并在2012年打破了新银河的最远观测记录。

经吉尼斯世界纪录认定的世界最精密光学天象仪——来自日本五藤光学。当今世界上最先进的光学天象仪能准确投影1亿4千万颗恒星,并且五藤光学和柯尼卡美能达加起来在此领域已握有全球7成左右份额。

工程器械

工程器械前四名分别是:美国卡特彼勒、日本小、terex,日立。国内方面,徐工继续依靠核心竞争力勉强进入前十,此外还有十名开外的三一重工。

2016年中国大力发展基建,让日本小松同比暴涨97%,日立暴涨42%,神钢增长29%。历史上最大(8100tm)的拥有量产记录的动臂塔吊(动臂自升式起重机)——IHI运搬机械。

其他核心技术

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结语

新时代,中国即将迎来新成就!虽然目前我国核心制造水平尚处于落后,但未来的日子,相信中国制造业也将让我们扬眉吐气!

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