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由中兴事件,看国内仪器检测行业尚未掌握核心技术清单!

由中兴事件,看国内仪器检测行业尚未掌握核心技术清单!


3月22日,美国总统特朗普签署总统备忘录,依据“301调查”结果,将对中国进口的商品进行大规模征收关税,并限制中国企业对美投资并购。近日,美国商务部表示,由于中兴通讯违反了曾与美国政府达成的和解协议,7年内禁止美国企业向中兴通讯出口任何技术、产品。据了解,与中兴通讯在供应链环节有合作的美国供应商基本上都已经停止对中兴供货以及提供电话、邮件和现场技术支持的服务。


众所周知,中兴通讯的主营业务有基站、光通信及手机,而芯片在这三大领域均存在一定程度的自给率不足。若真的禁运,中兴危矣。专家称,美国制裁中兴,是警钟,也是集结号。那么,目前,分析仪器检测行业国内尚未掌握的核心技术有哪些呢?小编做了整理,以飨读者。




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。


目前蚀刻设备精度最高的是日立。Intel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。


一个块CPU要制造出来,需要N多设备和材料。全球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。



中兴被美禁止元器件进口再次敲响了警钟,国内半导体产业对外依存度很高,尤其在高端产品领域,几乎没有国产化能力,此次禁运将再次加强国内实现半导体产业自主可控的决心。


要实现半导体产业的自主可控,设备的全面国产化是重中之重。目前半导体各核心设备中,单晶炉、刻蚀机、薄膜沉积设备、后道检测设备等已能全面满足28nm制程产品的生产,并成为国内主流芯片新产商的产线baseline机台,14nm设备也在持续验证中,有望在未来两年内进入产线。


相较同类国外设备,国产设备性能不逊,价格更低,售后服务及合作开发更为便利,在目前中美贸易关系紧张、美国加大对中国高端设备进口限制的背景下,国产半导体设备将迎来发展的黄金时期,有望被更多国内厂商试用并采购,并显著受益于2017-2020年间的晶圆产线建设潮。




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,瑞士的天下,其中日本更是领先世界一大截。


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。



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。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,这些荣誉均属于yamazaki mazak(日本山崎马扎克)。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。


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。




顶尖精密仪器

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。


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,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。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)。


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。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。


不过日本并不满足电子显微镜的领先地位,毕竟像最尖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,全球唯一陶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。

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。


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。



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。




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,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。





全球炭纤维排行


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。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%。



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