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盤點(diǎn)：亟待攻克的關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù)
2019年08月27日 09:30:11
來源：儀表網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5722
當(dāng)前，我國科技事業(yè)實(shí)現(xiàn)了歷史性、整體性、格局性重大變化，重大創(chuàng)新成果競相涌現(xiàn)，一些前沿方向開始進(jìn)入并行、領(lǐng)跑階段。但也應(yīng)看到，我國科技領(lǐng)域仍然存在一些亟待解決的問題，關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人的局面沒有得到根本性改變，亟待集中力量奮力攻關(guān)。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】2018年國家主席在兩院院士大會上指出，“實(shí)踐反復(fù)告訴我們，關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。只有把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中，才能從根本上保障國家經(jīng)濟(jì)安全、國防安全和其他安全。”
當(dāng)前，我國科技事業(yè)實(shí)現(xiàn)了歷史性、整體性、格局性重大變化，重大創(chuàng)新成果競相涌現(xiàn)，一些前沿方向開始進(jìn)入并行、領(lǐng)跑階段。但也應(yīng)看到，我國科技領(lǐng)域仍然存在一些亟待解決的問題，關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人的局面沒有得到根本性改變，亟待集中力量奮力攻關(guān)。
那么，我們在哪些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域還存在“卡脖子”問題呢？我們一起來看看吧。
光刻機(jī)
《這些“細(xì)節(jié)”讓中國難望光刻機(jī)項(xiàng)背》(科技日報(bào)4月19日)
制造芯片的光刻機(jī)，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(chǎn)的好的光刻機(jī)，加工精度是90納米。這相當(dāng)于2004年上市的奔騰四CPU的水準(zhǔn)。而國外已經(jīng)做到了十幾納米。
光刻機(jī)里有兩個同步運(yùn)動的工件臺，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。兩個工作臺由靜到動，加速度跟導(dǎo)彈發(fā)射差不多。在工作時，相當(dāng)于兩架大飛機(jī)從起飛到降落，始終齊頭并進(jìn)一架飛機(jī)上伸出一把刀，在另一架飛機(jī)的米粒上刻字，不能刻壞了。
SMEE好的光刻機(jī)，包含13個分系統(tǒng)，3萬個機(jī)械件，200多個傳感器，每一個都要穩(wěn)定。
芯片
《中興的“芯”病，中國的心病》(科技日報(bào)4月20日)
低速的光芯片和電芯片已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)，但高速的仍全部依賴進(jìn)口。國外先進(jìn)芯片量產(chǎn)精度為10納米，我國只有28納米，差距兩代。而且，關(guān)鍵原材料和設(shè)備還都是進(jìn)口。
據(jù)報(bào)道，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通用電子系統(tǒng)、通信設(shè)備、內(nèi)存設(shè)備和顯示及視頻系統(tǒng)中的多個領(lǐng)域中，我國國產(chǎn)芯片占有率為0。
操作系統(tǒng)
《喪失先機(jī)，沒有自研操作系統(tǒng)的大國之痛》(科技日報(bào)4月23日)
普通人看到中國IT業(yè)繁榮，認(rèn)為技術(shù)差距不大，實(shí)則不然。3家美國公司壟斷手機(jī)和個人電腦的操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)顯示，2017年安卓系統(tǒng)市場占有率達(dá)85.9%，蘋果IOS為14%。其他系統(tǒng)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(jī)不會如此普及，而中國手機(jī)廠商免費(fèi)利用安卓的代價，就是隨時可能被“斷糧”。
觸覺傳感器
《傳感器疏察，被愚鈍的機(jī)器人“國產(chǎn)觸覺”》(科技日報(bào)4月25日)
觸覺傳感器是工業(yè)機(jī)器人核心部件。、穩(wěn)定的嚴(yán)苛要求，攔住了我國大部分企業(yè)向觸覺傳感器邁進(jìn)的步伐，目前國內(nèi)傳感器企業(yè)大多從事氣體、溫度等類型傳感器的生產(chǎn)。
在一個有著100多家企業(yè)的行業(yè)中，幾乎沒有傳感器制造商進(jìn)行觸覺傳感器的生產(chǎn)。日本陣列式傳感器能在10厘米×10厘米大小的基質(zhì)中分布100個敏感元件，售價10萬元，而國內(nèi)產(chǎn)品多為一點(diǎn)式，一般100元一個。
真空蒸鍍機(jī)
《真空蒸鍍機(jī)匱缺：顯示屏上的陰影》(科技日報(bào)4月26日)
OLED面板制程的“心臟”。日本Canon Tokki獨(dú)占市場，掌握著該產(chǎn)業(yè)的咽喉。業(yè)界對它的年產(chǎn)量預(yù)測通常在幾臺到十幾臺之間。有錢也買不到，說的就是它。Canon Tokki能把有機(jī)發(fā)光材料蒸鍍到基板上的誤差控制在5微米內(nèi)(1微米相當(dāng)于頭發(fā)直徑的1%)，沒有其他公司的蒸鍍機(jī)能達(dá)到這個度。
目前我國還沒有生產(chǎn)蒸鍍機(jī)的企業(yè)，在這個領(lǐng)域我們沒什么發(fā)言權(quán)。
手機(jī)射頻器件
《射頻器件：仰給于人的手機(jī)尷尬》(科技日報(bào)5月7日)
一塊手機(jī)的主板上，1/3的空間是射頻電路。手機(jī)發(fā)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(zhàn)。射頻芯片將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成電磁波，4G手機(jī)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；市場基本被Skyworks、Qorvo和 博通3家壟斷，高通也占一席之地。射頻器件的另一個關(guān)鍵元件——濾波器，國內(nèi)外差距更大。手機(jī)使用的濾波器，幾十億美元的市場，完全歸屬Q(mào)orvo等國外射頻器件巨頭。
中國是世界大的手機(jī)生產(chǎn)國，但造不了的手機(jī)射頻器件。這需要材料、工藝和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的踏實(shí)積累。
激光雷達(dá)
《激光雷達(dá)昏聵，讓自動駕駛很糾結(jié)》(科技日報(bào)5月10日)
激光雷達(dá)是個傳感器，自帶光源，主動發(fā)出激光，感知周圍環(huán)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，決定著自動駕駛行業(yè)的進(jìn)化水平。但在該領(lǐng)域，國貨幾乎沒有話語權(quán)。
目前能上路的自動駕駛汽車中，凡涉及激光雷達(dá)者，使用的幾乎都是美國Velodyne的產(chǎn)品，其激光雷達(dá)產(chǎn)品是行業(yè)標(biāo)配，占八成以上市場份額。
電容電阻
《沒有這些訣竅，我們夠不著電容電阻》(科技日報(bào)5月14日)
電容和電阻是電子工業(yè)的黃金配角。中國是大的基礎(chǔ)電子元件市場，一年消耗的電阻和電容，數(shù)以萬億計(jì)。但好的消費(fèi)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。所謂的電容電阻，重要的是同一個批次應(yīng)該盡量一致。日本這方面做得好，國內(nèi)企業(yè)差距大。
國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品多屬于中低端，在工藝、材料、質(zhì)量管控上，相對薄弱。
核心工業(yè)軟件
《核心工業(yè)軟件：智能制造的中國“無人區(qū)”》(科技日報(bào)5月17日)
中國的核心工業(yè)軟件領(lǐng)域，基本還是“無人區(qū)”。工業(yè)軟件缺位，為智能制造帶來了麻煩。工業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜到一定程度，就需要以計(jì)算機(jī)輔助的工業(yè)軟件來替代人腦計(jì)算。譬如，芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)“必備神器”EDA工業(yè)軟件，國產(chǎn)EDA與美國主流EDA工具相較，設(shè)計(jì)原理上并無差異，但軟件性能卻存在不小差距，主要表現(xiàn)在對先進(jìn)技術(shù)和工藝支持不足，和國外先進(jìn)EDA工具之間存在“代差”。
國外EDA三大巨頭公司Cadence、Synopsys及Mentor，占據(jù)了該行業(yè)每年總收入的70%。發(fā)展自主工業(yè)操作系統(tǒng)+自主工業(yè)軟件體系，刻不容緩。
核心算法
《算法不精，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人有點(diǎn)“笨”》(科技日報(bào)5月22日)
中國已經(jīng)連續(xù)5年成為世界大機(jī)器人應(yīng)用市場，但機(jī)器人仍然依賴于進(jìn)口。由于沒有掌握核心算法，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人穩(wěn)定性、故障率、易用性等關(guān)鍵指標(biāo)遠(yuǎn)不如工業(yè)機(jī)器人“四大家族”發(fā)那科(日本)、ABB(瑞士)、安川(日本)、庫卡(德國)的產(chǎn)品。核心算法差距過大，導(dǎo)致國產(chǎn)機(jī)器人穩(wěn)定性不佳，故障率居高不下。算法的差距不只體現(xiàn)在核心控制器上，更拖慢了伺服系統(tǒng)響應(yīng)的速度。
機(jī)器人每完成一個動作，需要核心控制器、伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)。對于單臺伺服系統(tǒng)，國產(chǎn)機(jī)器人動態(tài)與靜態(tài)精度都很高，但機(jī)器人一般同時有6臺以上伺服系統(tǒng)，用傳統(tǒng)的控制方法難以取得好的控制效果。
光刻膠
《中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)因光刻膠失色》(科技日報(bào)5月31日)
我國雖然已成為世界半導(dǎo)體生產(chǎn)大國，但面板產(chǎn)業(yè)整體產(chǎn)業(yè)鏈仍較為落后。目前，LCD用光刻膠幾乎全部依賴進(jìn)口，核心技術(shù)至今被TOK、JSR、住友化學(xué)、信越化學(xué)等日本企業(yè)所壟斷。就拿在上具有一定競爭實(shí)力的京東方來說，目前已建立17個面板顯示生產(chǎn)基地，其中有16個已經(jīng)投產(chǎn)。但京東方用于面板的光刻膠，仍然由國外企業(yè)提供。
光刻膠主要成分有高分子樹脂、色漿、單體、感光引發(fā)劑、溶劑以及添加劑，開發(fā)所涉及的技術(shù)難題眾多，需從低聚物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和篩選、合成工藝的確定和優(yōu)化、活性單體的篩選和控制、色漿細(xì)度控制和穩(wěn)定、產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)和優(yōu)化、產(chǎn)品生產(chǎn)工藝優(yōu)化和穩(wěn)定、終使用條件匹配和寬容度調(diào)整等方面進(jìn)行調(diào)整。因此，要自主研發(fā)生產(chǎn)，技術(shù)難度非常之高。
透射式電鏡
《我們的蛋白質(zhì)3D高清照片仰賴舶來的透射式電鏡》(科技日報(bào)6月6日)
冷凍電鏡可以拍攝微觀結(jié)構(gòu)高清3D“彩照”，是生命科學(xué)研究的利器，透射式電鏡的生產(chǎn)能力是冷凍電鏡制造能力的基礎(chǔ)之一。目前世界上生產(chǎn)透射電鏡的廠商只有3家，分別是日本電子、日立、FEI，國內(nèi)沒有一家企業(yè)生產(chǎn)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后進(jìn)行更換。對于中國的冷凍電鏡使用者們來說，這樣的體驗(yàn)可能還要持續(xù)不短的時間。
燃料電池關(guān)鍵材料
《少了三種關(guān)鍵材料，燃料電池商業(yè)化難成文章》(科技日報(bào)6月14日)
國外的燃料電池車已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但我國車用燃料電池還處在技術(shù)驗(yàn)證階段。我國車用燃料電池的現(xiàn)狀是——幾乎無部件生產(chǎn)商，無車用電堆生產(chǎn)公司，只有極少量商業(yè)運(yùn)行燃料電池車。多項(xiàng)關(guān)鍵材料，決定著燃料電池的壽命和性能。這些材料我國并非完全沒有，有些實(shí)驗(yàn)室成果甚至已達(dá)到水平。
但是，沒有批量生產(chǎn)線，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈依然梗阻。關(guān)鍵材料長期依賴國外，一旦遭遇禁售，我國的燃料電池產(chǎn)業(yè)便沒有了基礎(chǔ)支撐。
焊接電源
《國產(chǎn)焊接電源“啞火”，機(jī)器人水下作業(yè)有心無力》(科技日報(bào)6月20日)
我國是海洋大國，擁有300多萬平方公里海域，正在大力發(fā)展海洋資源開發(fā)和海洋維權(quán)裝備。海里的設(shè)備一旦出現(xiàn)開裂等故障，需要用有工業(yè)制造“縫紉機(jī)”之稱的焊接裝備修補(bǔ)。深海焊接的實(shí)現(xiàn)靠水下機(jī)器人。雖然我國是大焊接電源制造基地，年產(chǎn)能已超1000萬臺套，但焊接電源基本上仍被國外壟斷。
我國水下機(jī)器人焊接技術(shù)一直難以提升，原因是焊接電源技術(shù)受制于人。國外焊接電源全數(shù)字化控制技術(shù)已相對成熟， 國內(nèi)的仍以模擬控制技術(shù)為主。
醫(yī)學(xué)影像設(shè)備元器件
《拙鈍的探測器模糊了醫(yī)學(xué)影像》(科技日報(bào)6月25日)
目前國產(chǎn)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的大部分元器件依賴進(jìn)口，至少要花10年、20年才能達(dá)到別人的現(xiàn)有水平。在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)成像(CT、磁共振等)上，中國早的比美國平均晚20年。在數(shù)量上，美國是我國的10倍。這意味著整個產(chǎn)業(yè)已經(jīng)完全掌握在國外企業(yè)的手里了，所有的知識產(chǎn)權(quán)，所有的原創(chuàng)成果，所有的科研積累都在國外，中國只占很少的一部分。
超精密拋光工藝
《通往超精密拋光工藝之巔，路阻且長》(科技日報(bào)6月26日)
超精密拋光工藝在現(xiàn)代制造業(yè)中有多重要，其應(yīng)用的領(lǐng)域能夠直接說明問題：集成電路制造、醫(yī)療器械、汽車配件、數(shù)碼配件、精密模具、航空航天。“它是技術(shù)靈魂”。美日牢牢把握了市場的主動權(quán)，其材料構(gòu)成和制作工藝一直是個謎。換言之，購買和使用他們的產(chǎn)品，并不代表可以仿制甚至復(fù)制他們的產(chǎn)品。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
《數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：中國還在尋找“正確打開方式”》(科技日報(bào)7月2日)
目前全世界流行的兩種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是Oracle和MySQL，都是甲骨文公司旗下的產(chǎn)品。競爭者還有IBM公司以及微軟公司的產(chǎn)品等。甲骨文、IBM、微軟和Teradata幾家美國公司，占了大部分市場份額。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)國貨也有市場份額，但只是個零頭，其穩(wěn)定性、性能都無法讓市場信服，銀行、電信、電力等要求穩(wěn)妥的企業(yè)，不會考慮國貨。
掃描電鏡
《掃描電鏡“弱視”，工業(yè)制造難以明察秋毫》(科技日報(bào)7月3日)
掃描電子顯微鏡，一種的電子光學(xué)儀器，它被廣泛地應(yīng)用于材料、生物、醫(yī)學(xué)、冶金、化學(xué)和半導(dǎo)體等各個研究領(lǐng)域和工業(yè)部門，被稱為“微觀相機(jī)”目前我國科研與工業(yè)部門所用的掃描電鏡嚴(yán)重依賴進(jìn)口，每年我國花費(fèi)超過1億美元采購的幾百臺掃描電鏡中，主要產(chǎn)自美、日、德和捷克等國。國產(chǎn)掃描電鏡只占約5%—10%。
資料來源：人民日報(bào)，科技日報(bào)“亟待攻克的核心技術(shù)”專欄
編輯點(diǎn)評：技術(shù)是科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵，掌握核心關(guān)鍵技術(shù)，才能在創(chuàng)新發(fā)展中保持自己的節(jié)奏。就目前來說，攻破“卡脖子”技術(shù)，是我國發(fā)展高精尖技術(shù)的關(guān)鍵，也是擺脫我國科技發(fā)展受外國技術(shù)掣肘局面的關(guān)鍵。
原標(biāo)題：盤點(diǎn)：亟待攻克的關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù)
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