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官方商城近幾年來(lái)，卡脖子之痛，感受非常強(qiáng)烈！
2021年12月16日，美國(guó)商務(wù)部宣布擬將34家中國(guó)實(shí)體企業(yè)加入出口管制“實(shí)體清單”，其中包括多家國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體廠商，如華為海洋海纜業(yè)務(wù)品牌華海通信、?？低曌庸竞？滴⒂?、國(guó)產(chǎn)CPU龍頭景嘉微、功率半導(dǎo)體設(shè)計(jì)商亞成微等。
美國(guó)利用所謂的“實(shí)體清單”屢次打壓中國(guó)高精尖科技行業(yè)，2018年3月22日-2021年12月18日，美國(guó)政府及其職能部門，共把611家中國(guó)公司、機(jī)構(gòu)及個(gè)人納入實(shí)體清單中。主要涉及三類：一是與信息技術(shù)、核電、國(guó)防軍工有關(guān)的高校和研究機(jī)構(gòu)；二是與國(guó)防軍工及航天科技有關(guān)的機(jī)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)公司；三是與通信、半導(dǎo)體、人工智能等相關(guān)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)實(shí)體。
這些被“榜上有名”的企業(yè)、單位或個(gè)人，在某種層面上可以說(shuō)是國(guó)之棟梁般的存在。之所以被打壓，說(shuō)到底還是自身實(shí)力不夠強(qiáng)大。在工業(yè)制造領(lǐng)域，盡管我國(guó)制造業(yè)發(fā)展已經(jīng)取得突飛猛進(jìn)的成就，但不可否認(rèn)的是，這其中依然有很多高度依賴進(jìn)口的產(chǎn)品，中國(guó)制造企業(yè)在這些領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)存在難以攻破的技術(shù)難關(guān)。
今天工控小編給大家盤點(diǎn)下行業(yè)相關(guān)的一些卡脖子技術(shù)，目前都進(jìn)展到哪一步了。
· 高端數(shù)控機(jī)床
機(jī)床行業(yè)一直以來(lái)都是國(guó)家和領(lǐng)先企業(yè)重要的戰(zhàn)略布局點(diǎn)，尤其是對(duì)于汽車制造、軌道交通、航空航天等高端裝備制造的研發(fā)工作中，機(jī)床行業(yè)是重要的戰(zhàn)略支點(diǎn)?！爸袊?guó)制造2025”中明確提出，智能化數(shù)控機(jī)床被作為十大重點(diǎn)戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域之一，可以說(shuō)沒(méi)有高端數(shù)控機(jī)床的智能化，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)高端裝備制造業(yè)的智能制造。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床就是裝備了數(shù)字化信號(hào)控制技術(shù)的機(jī)床，數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的大腦，它較普通機(jī)床具有加工精度高、生產(chǎn)效率高、具有故障診斷能力等優(yōu)點(diǎn)。而高端數(shù)控機(jī)床則是在數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上，又集合了高速、精密、智能、復(fù)合、多軸聯(lián)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)通信等先進(jìn)功能。
從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的進(jìn)程中，也不得不面對(duì)高端制造業(yè)的薄弱之殤。目前機(jī)床產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出高端技術(shù)壟斷的格局，核心技術(shù)被控制在特定國(guó)家和公司手中，尤其是高端數(shù)控機(jī)床，關(guān)鍵零部件、數(shù)控系統(tǒng)大多來(lái)自德國(guó)、日本等相關(guān)龍頭企業(yè)，亟需完成國(guó)產(chǎn)化替代。
“大而不強(qiáng)”是我國(guó)機(jī)床行業(yè)的標(biāo)簽，國(guó)產(chǎn)品牌多占據(jù)中低端市場(chǎng)，高端依賴進(jìn)口。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)需求233億美元，其中進(jìn)口機(jī)床占比三分之一。經(jīng)過(guò)國(guó)產(chǎn)企業(yè)的不懈努力，高端數(shù)控機(jī)床國(guó)產(chǎn)化迎來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)，如科德數(shù)控實(shí)現(xiàn)了五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、高檔數(shù)控機(jī)床及關(guān)鍵功能部件的技術(shù)突破，其核心技術(shù)更是能夠?qū)?biāo)國(guó)際巨頭。
· 芯片
芯片對(duì)于國(guó)家高精尖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性不言而喻，“十四五規(guī)劃”提出“加快”數(shù)字化發(fā)展建設(shè)數(shù)字中國(guó)戰(zhàn)略，明確加強(qiáng)關(guān)鍵數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，聚焦高端芯片領(lǐng)域。
中國(guó)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年芯片進(jìn)口量激增20%（984億個(gè)），達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的5435億個(gè)，進(jìn)口總額3500億美元，創(chuàng)歷史新高。2021年1-9月，中國(guó)芯片進(jìn)口量仍大幅增長(zhǎng)，達(dá)到23.7%。芯片進(jìn)口依賴度較高。
盡管2021年8月，我國(guó)制定了中國(guó)芯片的五年計(jì)劃，預(yù)計(jì)在2025年內(nèi)達(dá)到70%的芯片自給率，但仍以中低端市場(chǎng)為主。目前手機(jī)中搭載的高端5nm芯片就難以攻破。
芯片涉及產(chǎn)業(yè)鏈大致分為芯片設(shè)計(jì)、制造及封裝測(cè)試三大塊，在這三大環(huán)節(jié)中，國(guó)內(nèi)目前做的最好的是中低端的封測(cè)環(huán)節(jié)，芯片封測(cè)相對(duì)來(lái)說(shuō)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，技術(shù)門檻相對(duì)較低，發(fā)展較好。難就難在制造環(huán)節(jié)，制造環(huán)節(jié)的核心難點(diǎn)就在于光刻機(jī)。
據(jù)調(diào)查，光刻機(jī)市場(chǎng)上，荷蘭的ASML公司占了89%的份額，日本的佳能占了8%，尼康占了3%，尤其是頂級(jí)的光刻機(jī)EUV極紫外光刻機(jī)，僅荷蘭ASML獨(dú)家壟斷，可生產(chǎn)7nm或5nm制程芯片。
我國(guó)在光刻機(jī)方面的技術(shù)積累和人才儲(chǔ)備相對(duì)不足，無(wú)法制造高端光刻機(jī)，僅可以制造一些低、中端的光刻機(jī)。目前，中國(guó)上海微電子已經(jīng)能夠量產(chǎn)90nm的光刻機(jī)，并即將交付28nm光刻機(jī)，經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)，還可以制造出14nm的芯片，這意味著國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)工藝從以前的90納米一舉突破到28納米，甚至14nm。但是與邁入10nm以內(nèi)的頂尖制程的國(guó)際主流芯片廠商差距還很大。
· 高端智能傳感器
傳感器種類繁多，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括工業(yè)、消費(fèi)電子、通訊、交通、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療等。目前，CIS（圖像傳感器）和MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)傳感器）是主流，占據(jù)超一半的市場(chǎng)份額，射頻傳感器和雷達(dá)傳感器緊隨其后。
工業(yè)傳感器是重要的機(jī)器人核心零部件，研發(fā)周期長(zhǎng)，技術(shù)壁壘高。目前的傳感器市場(chǎng)上，國(guó)內(nèi)高端傳感器領(lǐng)域近八成依賴進(jìn)口。
一方面，高端智能傳感器涉及到芯片多數(shù)依賴進(jìn)口，尤其是儀器儀表傳感器，幾乎100%進(jìn)口。如中國(guó)儀表行業(yè)兩大巨頭，都用的是“國(guó)外芯”，重慶橫河川儀年產(chǎn)硅諧振傳感器30萬(wàn)臺(tái)，傳感器用的是日本橫河的；北京遠(yuǎn)東羅斯蒙特，每年30萬(wàn)臺(tái)金屬電容變送器，用的是美國(guó)羅斯蒙特的傳感器。而國(guó)內(nèi)品牌的龍頭企業(yè)，無(wú)論是上海立格，還是兩家上市公司的浙江中控和上海威爾泰，用的基本都是德國(guó)FirstSensor（不幸的是，F(xiàn)irstSensor在2020年3月被美國(guó)連接器和傳感器巨頭TEConnectivity收購(gòu)）。
另一方面，高端智能傳感器的研發(fā)設(shè)計(jì)，如MEMS傳感器需要涉及到兩款很專業(yè)的CAD軟件，一個(gè)是intelliSuite，另一款是ConwentorWare，這兩款軟件都源自美國(guó)。
根據(jù)《中國(guó)傳感器發(fā)展藍(lán)皮書》統(tǒng)計(jì)，汽車傳感器、高端化學(xué)類氣體傳感器、光線傳感器、環(huán)境檢測(cè)傳感器、海洋傳感器，對(duì)國(guó)外進(jìn)口依賴度高達(dá)95%以上。
· 高端軸承
軸承主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。軸承應(yīng)用無(wú)處不在，但是工業(yè)級(jí)應(yīng)用的高端軸承卻十分難得，
我國(guó)作為軸承產(chǎn)銷生產(chǎn)大國(guó)，長(zhǎng)期以中低端產(chǎn)品為主，高品質(zhì)軸承產(chǎn)品性能主要取決于材料性能和加工工藝，不僅要以每分鐘上萬(wàn)轉(zhuǎn)的速度長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)，還要承受各種形式的應(yīng)力擠壓、摩擦和超高溫，由于歐美等國(guó)家掌握超長(zhǎng)壽命鋼技術(shù)、細(xì)質(zhì)化熱處理技術(shù)和先進(jìn)的密封潤(rùn)滑技術(shù)等，其產(chǎn)出的軸承質(zhì)量更高，而國(guó)內(nèi)則存在一定差距。
對(duì)于普通應(yīng)用來(lái)說(shuō)，中低端軸承能夠滿足市場(chǎng)需求，對(duì)于精度、穩(wěn)定性、可靠度要求更高的高端領(lǐng)域，如航空軸承、高鐵軸承、機(jī)器人軸承等工業(yè)級(jí)應(yīng)用基本以進(jìn)口為主。據(jù)悉，高端軸承市場(chǎng)70%以上的市場(chǎng)份額，被十大跨國(guó)軸承集團(tuán)所占據(jù)，其中美國(guó)占23%、歐盟占21%、日本占19%，世界軸承市場(chǎng)基本由日本NSK等五大公司、瑞典SKF公司、德國(guó)FAG等兩家公司、美國(guó)TimKen等幾家公司主導(dǎo)。
近年來(lái)，國(guó)家對(duì)高端軸承的國(guó)產(chǎn)化一直非常重視，工信部針對(duì)軸承已有明確規(guī)劃：把發(fā)展高端軸承列為“機(jī)械基礎(chǔ)件、基礎(chǔ)制造工藝和基礎(chǔ)材料”之首。根據(jù)規(guī)劃，到2025年，國(guó)產(chǎn)高速精密數(shù)控機(jī)床和高速動(dòng)車組軸承自主化率將達(dá)到90%；到2030年，大飛機(jī)軸承的自主化率將達(dá)到90%。
國(guó)產(chǎn)軸承廠商中也涌現(xiàn)出一批精益求精的企業(yè)，如我國(guó)洛陽(yáng)LYC公司，率先研究并建造成功了我國(guó)首個(gè)高鐵軸承，不但攻克了軸承溫度問(wèn)題，還攻克了軸承各組件之間的擺動(dòng)誤差問(wèn)題。此外，我國(guó)科學(xué)家還成功研發(fā)出航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承，通過(guò)技術(shù)檢測(cè)，這種軸承抗疲勞壽命高于德國(guó)航空軸承的20倍以上。這意味著我國(guó)在軸承領(lǐng)域?qū)⒅鸩綄?shí)現(xiàn)技術(shù)的自主化，擺脫對(duì)進(jìn)口軸承技術(shù)的依賴。
· 高精度機(jī)械臂
工業(yè)機(jī)械臂是模擬人的手臂、手腕和手功能的機(jī)械電子裝置，是工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中使用最廣的一種機(jī)械裝置，它可以把任一物件或工具按空間位置或姿態(tài)的實(shí)時(shí)要求進(jìn)行移動(dòng)，從而完成某一工業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)要求。
機(jī)械臂是工業(yè)機(jī)器人的最重要的部件之一，從低端制造到高端打磨，隨處可見(jiàn)其身影。隨著中國(guó)制造業(yè)逐步走向數(shù)字化、智能化對(duì)工業(yè)機(jī)器人的精度要求也越來(lái)越高，變得更精細(xì)、安全、便于集成等。
工業(yè)機(jī)械臂核心零部件之一是減速器，而減速器負(fù)責(zé)將動(dòng)力轉(zhuǎn)化成精度，與機(jī)械臂的精度直接相關(guān)。由于減速器技術(shù)壁壘較高，核心零部件長(zhǎng)期被國(guó)外企業(yè)把控，基本被日本廠商壟斷（納博特斯克、哈默納科、住友三家占據(jù)95%以上市場(chǎng)份額），成為制約國(guó)產(chǎn)機(jī)械臂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)機(jī)器人廠商經(jīng)過(guò)不斷創(chuàng)新研發(fā)已經(jīng)具備一定的規(guī)模和技術(shù)實(shí)力，許多核心零部件已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，在精度、算法等方面不斷突破。例如，國(guó)產(chǎn)綠的諧波表現(xiàn)亮眼，已經(jīng)完成對(duì)諧波減速器的研發(fā)并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的替代。然而，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代只是開(kāi)始，在減速機(jī)齒輪壽命、傳動(dòng)精度、加工工藝等方面國(guó)產(chǎn)企業(yè)還有更大提升空間。
· 核心工業(yè)軟件
根據(jù)分類，工業(yè)軟件可分為研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件（CAD/CAM/CAE/EDA/PLM/六性軟件等）、生產(chǎn)制造類軟件（PLC/DCS/SCADA/MES等）、經(jīng)營(yíng)管理類軟件（ERP/SCM/EAM等）、運(yùn)維服務(wù)類軟件（MRO/PHM等）和新型架構(gòu)類工業(yè)軟件。
工業(yè)軟件，是工業(yè)制造的大腦與神經(jīng)。然而，在卡脖子的名單里，工業(yè)軟件同芯片一樣，成為我國(guó)邁向制造強(qiáng)國(guó)的短板。例如，研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件中，PLM作為主要的軟件，達(dá)索和西門子PLM產(chǎn)品在技術(shù)和市場(chǎng)上大幅領(lǐng)先，Synopsys、Cadence及Mentor幾乎壟斷國(guó)內(nèi)EDA市場(chǎng)。國(guó)產(chǎn)EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）與發(fā)達(dá)國(guó)家EDA工具相比，在性能上（如工具完整性、穩(wěn)定性、工藝設(shè)計(jì)等）仍存在代際差距。國(guó)產(chǎn)CAD軟件雖然出現(xiàn)了中望3D、SINOVATION等國(guó)內(nèi)領(lǐng)先產(chǎn)品，但在功能上與國(guó)外軟件相差較大。
在研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件上，我國(guó)短板較為明顯，根據(jù)《中國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)白皮書（2020）》數(shù)據(jù)，我國(guó)研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件國(guó)產(chǎn)化率僅為5%，95%依賴進(jìn)口。
此外，生產(chǎn)控制軟件，外資主導(dǎo)EMS市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的控制類軟件多用于能源、鋼鐵、石化等流程行業(yè)，如和利時(shí)、中控技術(shù)、國(guó)電南瑞、寶信軟件等都具備一定優(yōu)勢(shì)，但是汽車、電子等離散工業(yè)MES上，西門子、GE、霍尼韋爾等外資優(yōu)勢(shì)明顯；運(yùn)營(yíng)管理類軟件，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)以ERP為代表的信息管理類軟件已經(jīng)具備較高滲透率，如用友、浪潮等。
· 工業(yè)操作系統(tǒng)
無(wú)論是“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、還是工業(yè)“4.0”，還是我國(guó)提出的“中國(guó)制造2025”智能制造等戰(zhàn)略均指向一個(gè)方向，即通過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提高制造水平。因此，將人、數(shù)據(jù)、機(jī)器連接起來(lái)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)乘勢(shì)而起，與之相伴的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
研發(fā)出一款國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)，像微軟Windows系統(tǒng)和谷歌的安卓系統(tǒng)及蘋果ios系統(tǒng)一樣廣為人用難度極大。目前，在手機(jī)端領(lǐng)域，華為的鴻蒙操作系統(tǒng)已經(jīng)上線HMS，且發(fā)展迅速。在PC領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)很多，如凝思磐石、銀河麒麟、中標(biāo)麒麟、統(tǒng)信UOS等，但由于操作系統(tǒng)普及度還不夠高，應(yīng)用生態(tài)匱乏，大多適用于軍工、事業(yè)單位等保密性和安全性要求較高的單位。
工業(yè)操作系統(tǒng)是用于工業(yè)智能制造領(lǐng)域的操作系統(tǒng)，應(yīng)用于高端機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人等。
然而，一直以來(lái)我國(guó)的工業(yè)操作系統(tǒng)實(shí)際上是被國(guó)外壟斷的，我國(guó)工業(yè)企業(yè)巨頭們?cè)谝欢ǔ潭壬细叨纫蕾噰?guó)外操作系統(tǒng)，如西門子、發(fā)那科、ABB、羅克韋爾自動(dòng)化等巨頭研發(fā)出來(lái)的實(shí)時(shí)工業(yè)操作系統(tǒng)，以及主流的VxWorks和QNX操作系統(tǒng)。
經(jīng)過(guò)不懈努力，在工業(yè)操作系統(tǒng)領(lǐng)域也不斷傳來(lái)好消息，如華為的鴻蒙礦山操作系統(tǒng)礦鴻進(jìn)軍工業(yè)領(lǐng)域，國(guó)訊芯微研發(fā)出最新NECRO QIUNIU工業(yè)操作系統(tǒng)，樹根互聯(lián)的根云平臺(tái)、海爾卡奧斯推出的BaaS系統(tǒng)、中控藍(lán)卓發(fā)布的supOS工業(yè)操作系統(tǒng)等等。
......
除此之外，在工業(yè)領(lǐng)域，我國(guó)越來(lái)越多的卡脖子技術(shù)正在逐步被攻破并實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。然而，核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有的轉(zhuǎn)變是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，實(shí)現(xiàn)從有到精的飛躍才能徹底擺脫被卡脖子的困境。
事實(shí)證明，唯有自己強(qiáng)大了，才能徹底打破國(guó)外對(duì)我國(guó)的技術(shù)封鎖，從而保障我國(guó)工業(yè)信息安全和國(guó)家安全。國(guó)產(chǎn)替代，道阻且長(zhǎng)，相信在國(guó)家政策的力推下，以及企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、市場(chǎng)等共同努力之下，工業(yè)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)一定會(huì)實(shí)現(xiàn)更大突破，助力我國(guó)向智造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。
