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由中興事件,看國內儀器檢測行業尚未掌握核心技術清單!

由中興事件,看國內儀器檢測行業尚未掌握核心技術清單!


3月22日,美國總統特朗普簽署總統備忘錄,依據“301調查”結果,將對中國進口的商品進行大規模征收關稅,并限制中國企業對美投資并購。近日,美國商務部表示,由于中興通訊違反了曾與美國政府達成的和解協議,7年內禁止美國企業向中興通訊出口任何技術、產品。據了解,與中興通訊在供應鏈環節有合作的美國供應商基本上都已經停止對中興供貨以及提供電話、郵件和現場技術支持的服務。


眾所周知,中興通訊的主營業務有基站、光通信及手機,而芯片在這三大領域均存在一定程度的自給率不足。若真的禁運,中興危矣。專家稱,美國制裁中興,是警鐘,也是集結號。那么,目前,分析儀器檢測行業國內尚未掌握的核心技術有哪些呢?小編做了整理,以饗讀者。




半導體加工設備


基本被日本,美國霸占,看Intel的最佳供應商就知道了。


目前蝕刻設備精度最高的是日立。Intel離不開其供應商,有些是獨家供應,其他廠商想買都買不成。比如東麗,帝人的炭纖維,超高精密儀器,數控機床,光柵刻畫機(這個最牛的也是日立,刻畫精度達到10000g/mm ),光刻機(ASML)等等,這些是美日嚴格限制出口的。


一個塊CPU要制造出來,需要N多設備和材料。全球前十大半導體設備生產商中,有美國企業4家,日本企業5家。



中興被美禁止元器件進口再次敲響了警鐘,國內半導體產業對外依存度很高,尤其在高端產品領域,幾乎沒有國產化能力,此次禁運將再次加強國內實現半導體產業自主可控的決心。


要實現半導體產業的自主可控,設備的全面國產化是重中之重。目前半導體各核心設備中,單晶爐、刻蝕機、薄膜沉積設備、后道檢測設備等已能全面滿足28nm制程產品的生產,并成為國內主流芯片新產商的產線baseline機臺,14nm設備也在持續驗證中,有望在未來兩年內進入產線。


相較同類國外設備,國產設備性能不遜,價格更低,售后服務及合作開發更為便利,在目前中美貿易關系緊張、美國加大對中國高端設備進口限制的背景下,國產半導體設備將迎來發展的黃金時期,有望被更多國內廠商試用并采購,并顯著受益于2017-2020年間的晶圓產線建設潮。




超高精度機床

超高精度機床和材料學并為工業之母: 日本,德國,瑞士的天下,其中日本更是領先世界一大截。


世界最高精度機床主軸來自日本精工。日本精工將自主設計的極微量油氣潤滑系統與定預壓切換結構相結合,成功實現世界最高dmn值的工作機械(車床 加工中心)用主軸。



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。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、美國制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,這些榮譽均屬于yamazaki mazak(日本山崎馬扎克)。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,來自于日本捷太科特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。這臺機子的性能達到了30nm部件形成精度和1nm級ra表面粗糙度,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研制的世界最高精度的微米級全自動對刀儀。對刀儀是為了應對機械在隨工作時間加長切削軸熱膨脹加劇后切削刀尖產生磨損,至使坐標跑偏的必備測量兼修正工具。


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項鈑金制造工序集成于一體的復合鈑金加工機LASBEND-AJ。


雙主軸雙刀塔車床的代表者——okuma(大隈株式會社)。okuma最令人稱贊的是這家公司是全球機床界中唯一的“全能型制造商”,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志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占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。




頂尖精密儀器

美日德基本壟斷,其中美國10家,日本6家,德國4家,英國2家 。


儀器指醫療、科研設備等,比如顯微鏡,光譜儀,引力波探測器, 拉曼成像儀,測量儀等等。美日都是諾貝爾獎大國,日本從2000年開始基本每年一個諾貝爾獎,其中之一就是離不開其高端儀器的制造、使用。


舉幾個例子。


日本SATAKE長期致力于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占率均為第一位,供應從單一到成套系統的全方位設備。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。由日立為加拿大維多利亞大學定制打造的世界最強大的科研顯微鏡已于去年正式投入使用,分辯率35pm(1pm=1/1000nm),造價2500萬美元——HF3300V STEHM(掃描透射電子全息顯微鏡)。


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。美國能源部橡樹嶺國家實驗室引進具有原子級分辨率的JEOL-2200FS像差校正場發射透射電鏡提升精密材料學的研究水準,并建立全球實驗室以讓境外如倫敦帝國理工的科學家通過高帶寬低延遲網絡遠程操控JEOL的此電鏡。


不過日本并不滿足電子顯微鏡的領先地位,畢竟像最尖端的透射電鏡它的分辯率也就“只有”0.04nm,因此為了更加提升生命科學與材料學的水準與研發效率,具有可以將微觀世界探索帶入另一個時代的,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了——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并用于胰腺癌治療——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是不需上手術臺的癌治療手段之一,日本產學界合作。


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將嘗試解明類地行星(火星、金星)在太陽系形成后的數億年間因太陽風磁層導致的大氣逃逸之迷,并通過觀測最靠近木星的衛星“木衛一”產生的大量硫離子,來調查因它引起的木星中等離子體能量轉移。


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。



日立的質子束癌癥放療設備已經在全世界醫院癌癥科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,美國國家癌癥研究所NCI唯一指定的兒童綜合癌癥治療兼研究機構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。




光學

世界先進光學玻璃制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制造工藝,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劃機,全球只有3-4個國家有能力造,日立保有最高刻劃精度10000g/mm,直接影響光學領域的研究。


再舉個例子,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,并在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1億4千萬顆恒星,并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。





全球炭纖維排行


炭纖維在新世紀和未來發揮著越來越重要的作用,高端軍事,工業,生活,汽車,飛機等等都離不開。炭纖維技術基本被日本東麗,東邦,三菱麗陽壟斷,目前中國T800還不能完美量產,東麗目前已經在玩T1100G了。


波音,空客是東麗的?????湛驮?010-2025期間要從東麗進口價值21-32億的炭纖維材料,波音也一樣。


繼碳纖維之后, 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采用日本開發的新材料。美國通用電氣(GE)將在最新型發動機上采用日本廠商制造的重量輕、且具備高耐熱性的碳化硅(SiC)纖維,宇部興產等日本2家廠商供應。


在飛機上,主翼和機身等部位將把鋁合金改為碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)。從機身的CFRP采用比率來看,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。通過尖端材料的采用和設計調整,使GE9X的燃效比此前提高10%。



文章分類: 論壇
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