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【转】中国目前还未掌握的核心技术有哪些?(上)

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中国目前还未掌握的核心技术有哪些?2017-09-05   知乎

1、A 半导体加工设备


基本被日本,美国霸占,看intel的最佳供应商就知道了。不同的是中国想买有些国外设备,别人不卖。


目前蚀刻设备精度最高的是日立。其实看看英特尔的最佳供应商就知道了,一块CPU要制造出来需要N多东西。INTEL的牛逼,离不开其供应商,有些是独家供应。其他厂商想买都买不成。比如东丽,帝人的炭纤维,超高精密仪器,数控机床,光栅刻画机(这个最牛的也是日立,刻画精度达到10000g/mm ),光刻机(ASML)等等,这些是美日严格限制出口的。。分不清啥叫蚀刻机,啥叫光刻机,啥叫光栅刻画机的自己去GOOGLE。



以下是英特尔颁布的 SCQI和PQS 奖最佳供应商:


1,SCQI奖 (英特尔用的蚀刻设备和显微镜,监测装置就是日立的)。



2,PQS奖



可以看到一个块CPU要制造出来,需要N多设备和材料。  前十大半导体设备生产商中,有美国企业 4 家,日本企业 5 家。


B:半导体材料


生产半导体芯片需要 19 种必须的材料,缺一不可,且大多数材料具备极高的技术壁垒,因此半导体材料企业在半导体行业中占据着至关重要的地位。而日本企业在硅晶圆、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 14 中重要材料方面均占有 50%及以上的份额,日本半导体材料行业在全球范围内长期保持着绝对优势。 你们随便去查查日本的几个公司,比如:信越化学!全球百分之70的半导体硅材料,都是由其提供。


2015半导体材料份额:



中国目前投资大力半导体,结果让日本半导体设备厂商赚了个盆满钵满。



2、超高精度机床


这玩意儿和材料学并为工业之母:日本,德国,瑞士的天下,其中日本更是领先世界一大截。



中国2014机床进口国份额:



先来一个世界最高精度机床主轴。来自日本精工。日本精工将自主设计的极微量油气润滑系统与定预压切换结构相结合。成功实现世界最高dmn值的工作机械(车床加工中心)用主轴。



比如美帝F22战机就有用日本机床:以下是 SNK(新日本工机)的5轴龙镗铣在美帝后勤车间对F22猛禽战机的发动机和kc135加油机进行超精密加工!



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。集无数荣誉于一身的yamazaki mazak(日本山崎马扎克)。要说当然mazak最拿手的环节,当属machining center(加工中心)。


日本山崎马扎克为美军 RIA-JMTC的机床供应商及机械师培训方!



马扎克做为超跑公司迈凯轮的唯一cnc供应商安装了各种机床总共19台在他的技术中心。



日本山崎马扎克为美国波音公司最佳供应商。



美国制造工程师学会惠特尼生产力奖获得者-山崎马扎克。



英国威尔士亲王2013年亲自感谢山崎家族对英国制造业和就业贡献!



全球超精密加工领域中精度最高的母机,来自日本捷太科特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。这台机子的性能达到了30nm部件形成精度和1nm级ra表面粗糙度,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。这台母机在超精加无敌地位是无需置疑的。



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;对刀仪是为了应对机械在随工作时间加长切削轴热膨胀加剧后切削刀尖产生磨损,至使坐标跑偏的必备测量兼修正工具



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——来自日本沙迪克



sodick(沙迪克)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



搭载业界首款4kw级光纤发振器的世界最快光纤激光金属切割机——天田FOL3015AJ



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;当选德国权威机械技术杂志maschinemarket评出的2013年度最佳革新技术奖。并已从欧洲和日本获得数台订单,第一台设备将纳入德国钣金部件制造商BVS GmbH



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。



通过独创的双伺服电机驱动结构开发出的拥有世界最快速加工力的数控转塔式冲床——天田em-nt series(70工作塔位 4自动旋转塔位 500次冲孔/分 1800次步冲/分



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



3、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。其中最牛逼的是发那科,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。掌握核心技术的企业如图:



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



下图说明FANUC的零件自制比例高,其盈利能力也较高。 中国的厂家根本排不上号。



4、精密仪器


2015全球顶尖精密仪器top 25  美日德基本垄断其中美国10家,日本6家,德国4家,英国2家。仪器指:医疗,科研设备等,比如:显微镜,光谱仪,引力波探测器,拉曼成像仪,测量仪等等。美日都是诺贝尔奖大国,日本从2000年开始基本每年一个诺贝尔奖,其中之一就是离不开其高端仪器的制造,使用。



随便举几个例子


A、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,供应从单一到成套系统的全方位设备。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。如图是中国国家粮食局与日本SATAKE建立的《科技合作框架框协议》



B、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,分辩率35pm(1pm=1/1000nm),造价2500万美元——HF3300V STEHM(扫描透射电子全息显微镜)



C、探索微观世界的“队长”——电子显微镜,本人有幸去过两次中科院物理所,那里最顶级的场发射透射电镜按rmb计价可达3000万/台,豪无疑问能否自主设计建造高分辩的透射/扫描电镜是对一国电子工业水准的重要考核环节之一。目前全球高端电子显微镜主要有两大品牌:JEOL和FEI,前者是日系后者是美系,这里说下日系的 美国能源部橡树岭国家实验室引进具有原子级分辨率的JEOL-2200FS像差校正场发射透射电镜提升精密材料学的研究水准,并建立全球实验室以让境外如伦敦帝国理工的科学家通过高带宽低延迟网络远程操控JEOL的此电镜



此外,橡树岭国家实验室内还配有日立的HF-3300型场发射透射电镜和S4800型场发射扫描电镜



D、不过日本并不满足电子显微镜的领先地位,必竟像最先端的透射电镜它的分辩率也就“只有”0.04nm,因此为了更加提升生命科学与材料学的水准与研发效率,具有可以将微观世界探索带入另一个时代的全球唯一一台原子纳米级全息电镜也已经被日本开发成功了——来自日立



E、医疗硬件的最高峰——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是次世代最被关注的不需上手术台的癌治疗手段之一,日本产学界合作,率先于全球开发并实用化使用回旋加速器的BNCT设备可保证日本长期在尖端医疗器械领域位于不败之地



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);maxi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,随kibo号沿空间轨道移动可每92分钟完成一次对银河系的360度扫描,将以往千余个X线变光源的一轮分析时间由数日至数周缩短到一个半小时左右;不设特定对象,以最敏感的观测力捕捉宇宙空间内任何一处超新星 中子星 黑洞 伽玛暴的瞬间突发和后续可变现象



截止2015年1月不到4年时间里,仅新的(极)超新星maxi就已经发现了12颗,很多过去未知的天文现象和原理正在被日本和美欧科学家利用maxi解明中,毫无疑问这台仪器目前和今后都将极大推动天体物理学的研究进展



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将尝试解明类地行星(火星 金星)在太阳系形成后的数亿年间因太阳风磁层导致的大气逃逸之迷,并通过观测最靠近木星的卫星“木卫一”产生的大量硫离子,来调查因它引起的木星中等离子体能量转移;Sprint-A已由日本新型火箭epsilon在本月中旬运载升空,投入使用中



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,不带选装配件的标准版jem-arm300f单台售价为5亿日币



世界上性能最强的宇宙暗物质探测器——东京大学XMASS



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



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的美帝MD安德森进行了2400+实例,此外美帝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



5、工程器械


全球工程器械排行榜:


美国卡特彼勒,terex第一,第三。


日本小松,日立分列第二,第四。


中国徐工进入前十。恭喜。



2016年中国又开始大力发展基建,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,在此之前IHI曾将起重力矩为5600tm的“前世界第一大”塔式起重机用于明石海峡大桥的主塔施工,动臂塔吊相比水平臂塔吊虽然造价昂贵,起升变幅速度慢,但由于具有臂架在作业时变幅面积可控 不会对他物造成干扰 平衡稳定性高 起重量大适合吊装钢筋混凝土等重型构件的优势,成为当今大规模建筑现场的主流母机



这是IHI在今年3月向安哥拉船厂纳入完成的目前非洲地区最大动臂塔吊



其实在此领域,IHI在本世纪初为自己的吴工厂造过一台起重力矩达到近20000tm(65m-300t)的巨无霸,不过仅此一台不量产,所以不再多介绍



6、轴承


2015全球轴承排行日本,瑞典,德国的天下。这个东西在工业领域的发挥的重要作用和对材料学的要求,内行都懂。



7、炭纤维


炭纤维在新世纪和未来发挥着越来越重要的作用,高端军事,工业,生活,汽车,飞机等等都离不开这玩意儿。炭纤维技术基本被日本东丽,东邦,三菱丽阳垄断。目前中国T800还不能完美量产,东丽目前已经在玩T1100G了。



波音,空客是东丽的常客. 空客在2010-2025期间要从东丽进口价值21-32亿的炭纤维材料,波音也一样。


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。美国通用电气(GE)将在最新型发动机上采用日本厂商制造的重量轻、且具备高耐热性的碳化硅(SiC)纤维。宇部兴产等日本2家厂商供应。


在飞机上,主翼和机身等部位将把铝合金改为碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)。从机身的CFRP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。通过尖端材料的采用和设计调整,使GE9X的燃效比此前提高10%。



8、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Sumita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划机,全球只有3-4个国家有能力造,日立保有最高刻划精度10000g/mm,这东西直接影响光学领域的研究。



再举个例子:  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



9、发电用燃气机轮


三菱重工,日立,西门子的天下。世界最高热效率发电用燃气轮机就来自日本三菱重工的M701J,热转换效率比M501J再次提升了0.2%,刷新了世界记录! 并且是世界最大功率燃气机轮,拥有单机470兆瓦,GTCC联合循环680兆瓦的容量!



发电用燃气轮机另一项考核指标——功率,世界最大功率的发电用燃气轮机——三菱重工M701J,拥有单机470兆瓦,GTCC联合循环680兆瓦的容量,更惊人的是它的热转换效率比M501J再次提升了0.2%,刷新了世界记录



世界最大双轴燃气轮机,简单循环功率110mw+,联合循环功率154mw+——日立H80



2012年日本三菱重工大型燃气机轮已经向韩国出货



2016我国东方电力股份有限公司引进了三菱日立的燃气机轮,是世界上投运的最先进F级,H级燃机。




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发表于 2017-9-9 18:47 | 显示全部楼层
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发表于 2017-9-9 23:17 | 显示全部楼层
真是没办法,不服气不行呀。
日本在这些高科技行业样样领先,欧美都不行,都不能象日本这样全面。
这其中的技术壁垒暂时没条件没水平突破。就象有钱的越有钱,除非出现重大事件。
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