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“卡脖子”的35项要害手艺总览!

宣布日期：

2020-10-13

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? 科技日报曾推出系列文章报道制约我国工业生长的35项“卡脖子”手艺，引起了普遍关注与讨论。

? 9月16日，中科院院长白春礼在中国科学院“率先行动”妄想第一阶段实验希望宣布会上体现：面临美国对中国高科技工业的打压，我们希望在这方面能做一些事情。我们把美国“卡脖子”的清单酿成我们科研使命清单举行结构，好比航空轮胎、轴承钢、光刻机，尚有一些要害的焦点手艺、要害原质料等。

1.光刻机

《这些“细节”让中国难望顶级光刻机项背》

? 制造芯片的光刻机，其精度决议了芯片性能的上限。在“十二五”科技成绩展览上，中国生产的最好的光刻机，加工精度是90纳米。这相当于2004年上市的奔腾四CPU的水准。而外洋已经做到了十几纳米。

? 光刻机里有两个同步运动的工件台，一个载底片，一个载胶片。两者需始终同步，误差在2纳米以下。两个事情台由静到动，加速率跟导弹发射差未几。在事情时，相当于两架大飞机从腾飞到下降，始终齐头并进一架飞机上伸出一把刀，在另一架飞机的米粒上刻字，不可刻坏了。

2.芯片

《中兴的“芯”病，中国的心病》

? 低速的光芯片和电芯片已实现国产，但高速的仍所有依赖入口。外洋最先进芯片量产精度为10纳米，我国只有28纳米，差别两代。据报道，在盘算机系统、通用电子系统、通讯装备、内存装备和显示及视频系统中的多个领域中，我国国产芯片占有率为0。

3.操作系统

《损失先机，没有自研操作系统的大国之痛》

? 通俗人看到中国IT业昌盛，以为手艺差别不大，实则不然。3家美国公司垄断手机和小我私人电脑的操作系统。数据显示，2017年安卓系统市场占有率达85.9%，苹果IOS为14%。其他系统仅有0.1%。这0.1%，基本也是美国的微软的Windows和黑莓。

? 没有谷歌铺路，智能手机不会云云普及，而中国手机厂商免费使用安卓的价钱，就是随时可能被“断粮”。

4.航空发念头短舱

《居者无其屋，国产航空发念头的短舱之困》

“卡脖子”的35项要害手艺总览!

? 飞机上安顿发念头的舱室，俗称“屋子”，是航空推进系统最主要的焦点部件之一，其本钱约占所有发念头的1/4左右。

? 短舱需要将发念头包覆，镌汰航行阻力；其进气道还要具有防、除冰的能力；航行中，要�；し⒛钔凡皇茏倘耪Ｊ虑�；在地面，需要做到利便发念头的维护和维修，一旦短舱有损，航行中可能会引起发念头严重事故。

? 短舱越大手艺难度越高。我国在这一主要领域尚属空缺。查阅所有果真资料，我国尚无自主研制短舱的专门机构，相关院校似乎也没有设置相关的学科。

5.触觉传感器

《传感器疏察，被愚钝的机械人“国产触觉”》

? 触觉传感器是工业机械人焦点部件。准确、稳固的严苛要求，拦住了我国大部分企业向触觉传感器迈进的程序，现在海内传感器企业大多从事气体、温度等类型传感器的生产。

? 在一个有着100多家企业的行业中，险些没有传感器制造商举行触觉传感器的生产。日本阵列式传感器能在10厘米×10厘米巨细的基质中漫衍100个敏感元件，售价10万元，而海内产品多为一点式，一样平常100元一个。

6.真空蒸镀机

《真空蒸镀机匮缺：高端显示屏上的阴影》

“卡脖子”的35项要害手艺总览!

? OLED面板制程的“心脏”。日本Canon Tokki独吞高端市场，掌握着该工业的咽喉。业界对它的年产量展望通常在几台到十几台之间。有钱也买不到，说的就是它。

? Canon Tokki能把有机发光质料蒸镀到基板上的误差控制在5微米内（1微米相当于头发直径的1％），没有其他公司的蒸镀性能抵达这个精准度。现在我国还没有生产蒸镀机的企业，在这个领域我们没什么讲话权。

7.手机射频器件

《射频器件：仰给于人的手机尴尬》

? 一块手机的主板上，1/3的空间是射频电路。手机生长趋势是更轻薄，功耗更小，频段更多，带宽更大，这就向射频芯片提出了挑战。

? 射频芯片将数字信号转化成电磁波，4G手神秘支持十几个频段，信息带宽几十兆。2018年，射频芯片市场150亿美元；高端市场基本被Skyworks、Qorvo和博通3家垄断，高通也占一席之地。射频器件的另一个要害元件——滤波器，海内外差别更大。

? 手机使用的高端滤波器，几十亿美元的市场，完全归属Qorvo等外洋射频器件巨头。中国是天下最大的手机生产国，但造不了高端的手机射频器件。这需要质料、工艺和设计履历的扎实积累。

8.iCLIP手艺

《“靶点”难寻，国产立异药很迷惘》

? iCLIP是一种新兴的实验手艺，是研发立异药的最要害的手艺之一。它的发明，让人们扬弃细密的视察仪器，也能确定RNA（核糖核酸）和卵白质在哪个位置“交汇”，甚至可以读出位点“密码”。

? iCLIP手艺难，犹如万千人海中找一小我私人，要从几十亿个碱基对找到一个或几个确定的团结点，准确度可想而知。外洋研究团队已在此领域睁开“手艺竞赛”，研究论文以几个月为周期轮替上演。海内实验室却少少有成熟履历。

9.重型燃气轮机

《“命门火衰”，重型燃气轮机的叶片之殇》

? 燃气轮机普遍应用于舰船、火车和大型电站。我国具备轻型燃机自主化能力；但重燃仍基本依赖引进。国际上大的重燃厂家，主要是美国GE、日本三菱、德国西门子、意大利安萨尔多4家。

? 与中国相助都附带苛刻条件：设计手艺不转让，焦点的热端部件制造手艺也不转让，仅以允许证方法允许本土制造非焦点部件。没有自主化能力，意味着我国能源清静的主要一环，仍然受制于人，保存被“卡脖子”的危害。

10.激光雷达

《激光雷达昏聩，让自动驾驶很纠结》

? 激光雷达是个传感器，自带光源，自动发出激光，感知周围情形，像蝙蝠通过超声波定位一样。它是自动驾驶汽车的必备组件，决议着自动驾驶行业的进化水平。但在该领域，国货险些没有话语权。

? 现在能上路的自动驾驶汽车中，凡涉及激光雷达者，使用的险些都是美国Velodyne的产品，其激光雷达产品是行业标配，占八成以上市场份额。

11.适航标准

《适航标准：国产航发又一道难迈的坎儿》

“卡脖子”的35项要害手艺总览!

? 一款航空发动神秘想获取一张放飞证，必需经由一套很是严酷的“适航”标准系统验证，涵盖设计、制造、验证和治理。但现在在国际上，以FAA和欧洲航空清静局（EASA）的适航审定影响力最大，认可度最高。

? 只管在规章要求层面，中国与FAA基本一致，但由于国产航空发念头型号匮乏，缺乏现实工程实践履历，使我国适航规章缺少响应的手艺支持。现实型号的适航验证事情，成为被卡在别国空域之外的关口。

12.高端电容电阻

《没有这些诀窍，我们够不着高端电容电阻》

? 电容和电阻是电子工业的黄金配角。中国是最大的基础电子元件市场，一年消耗的电阻和电容，数以万亿计。但最好的消耗级电容和电阻，来自日本。电容市场一年200多亿美元，电阻也有百亿美元量级。

? 所谓高端的电容电阻，最主要的是统一个批次应该只管一致。日本这方面做得最好，海内企业差别大。海内企业的产品多属于中低端，在工艺、质料、质量管控上，相对薄弱。

13.焦点工业软件

《焦点工业软件：智能制造的中国“无人区”》

? 中国的焦点工业软件领域，基本照旧“无人区”。工业软件缺位，为智能制造带来了贫困。工业系统重大到一定水平，就需要以盘算机辅助的工业软件来替换人脑盘算。

? 譬如，芯片设计生产“必备神器”EDA工业软件，国产EDA与美国主流EDA工具相较，设计原理上并无差别，但软件性能却保存不小差别，主要体现在对先进手艺和工艺支持缺乏，和外洋先进EDA工具之间保存“代差”。

? 外洋EDA三大巨头公司Cadence、Synopsys及Mentor，占有了全球该行业每年总收入的70%。生长自主工业操作系统+自主工业软件系统，刻禁止缓。

14.ITO靶材

《烧不出大号靶材，平板显示制造仰人鼻息》

? ITO靶材不但用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸、有机发光二极管，还用于太阳能电池和抗静电镀膜、EMI屏障的透明传导镀膜等，在全球拥有普遍的市场。

? ITO膜的厚度因功效需求而有差别，一样平常在30纳米至200纳米。在尺寸的问题上，海内ITO靶材企业一直鲜有突破，此后端的平板显示制造企业也要仰人鼻息。烧结大尺寸ITO靶材，需要有大型的烧结炉。

? 外洋可以做宽1200毫米、长近3000毫米的单块靶材，海内只能制造不凌驾800毫米宽的。产出效率方面，日式装备月产量可达30吨至50吨，我们年产量只有30吨——而入口一台装备价钱要花一万万元，这对海内小企业来说无异于天价。

? 每年我国ITO靶材消耗量凌驾1千吨，一半左右靠入口，用于生产高端产品。

15.焦点算法

《算法不精，国产工业机械人有点“笨”》

? 中国已经一连5年成为天下第一大机械人应用市场，但高端机械人仍然依赖于入口。由于没有掌握焦点算法，国产工业机械人稳固性、故障率、易用性等要害指标远不如工业机械人“四各人族”发那科（日本）、ABB（瑞士）、安川（日本）、库卡（德国）的产品。

? 焦点算法差别过大，导致国产机械人稳固性不佳，故障率居高不下。算法的差别不但体现在焦点控制器上，更拖慢了伺服系统响应的速率。

? 机械人每完成一个行动，需要焦点控制器、伺服驱动器和伺服电机协同作战。关于单台伺服系统，国产机械人动态与静态精度都很高，但高端机械人一样平常同时有6台以上伺服系统，用古板的控制要领难以取得好的控制效果。

16.航空钢材

《为高铁钢轨“整容”，国产铣刀尴尬重任》

? 随着我国近年来高铁的迅猛建设，钢轨养护问题也愈加让业内专家忧心。若养护不到位，不但折损生命周期，还保存高危害隐患。

? 我国自主立异研发的双动力电驱铣磨维护机械人装备——被称为钢轨‘抢救车’的铣磨车可为钢轨“保驾护航”。但铣磨车最焦点部件铣刀仍需从外洋入口。铣刀的质料是一种超硬合金质料。

? 对其中金属因素我们已然相识，但就是不知人家是怎么配比、合成的，犹如琢磨某种中药的祖传秘方、种种药材比例是几多，都不甚明晰。

18.高端轴承钢

《高端轴承钢，难以补齐的中国制造业短板》

? 作为机械装备中不可或缺的焦点零部件，轴承支持机械旋转体，降低其摩擦系数，并包管其回转精度。无论飞机、汽车、高铁，照旧高细密机床、仪器仪表，都需要轴承。这就对其精度、性能、寿命和可靠性提出了高要求。

? 而我国的制轴工艺已经靠近天下顶尖水平，但材质——也就是高端轴承用钢险些所有依赖入口。

? 高端轴承用钢的研发、制造与销售基本上被天下轴承巨头美国铁姆肯、瑞典SKF所垄断。前几年，他们划分在山东烟台、济南建设基地，采购中国的低端材质，运用他们的焦点手艺做成高端轴承，以十倍的价钱卖给中国市场。炼钢历程中加入稀土，就能使原本优质的钢变得越发“顽强”。

? 但怎么加，这是天下轴承巨头们的焦点神秘。

19.高压柱塞泵

《高压柱塞泵，鲠在中国装备制造业咽喉的一根刺》

? 液压系统是装备制造业的要害部件之一，一切工程领域，通常有机械装备的场合，都离不开液压系统。高压柱塞泵是高端液压装备的焦点元件，被称作液压系统的“心脏”。

? 中国液压工业的规模在2017年已经成为天下第二，但工业大而不强，尤其是额定压力35MPa以上高压柱塞泵，90%以上依赖入口。

? 海内生产的液压柱塞泵与外国品牌相比，在手艺先进性、事情可靠性、使用寿命、变量机构控制功效和新闻态性能指标上都有较大差别，基内情当于外洋上世纪90年月初水平。

20.航空设计软件

《航空软件困窘，国产飞机设计戴上“紧箍咒”》

? 自上世纪80年月后，天下航空业就迈入数字化设计的新阶段，现在已经抵达脱离软件就无法设计的高度依赖水平。设计一架飞机至少需要十几种专业软件，全是西欧国家产品。

? 海内设计单位不但要投入巨资购置软件，并且头戴钢圈，一旦被念“紧箍咒”，整个航空工业将陷入瘫痪。据媒体报道，设计歼-10飞机时，主升降架主承力结构的整个金属部件是委托外洋制造。

? 但造完之后，升降架的收放泛起问题，有5毫米的误差，只好重新订货制造。仅仅是这一点点的误差，影响了歼-10首飞推迟了八九个月。没有全数字化的软件支持，任何一点细微的误差，都可能成为制造业的梦魇。

21.光刻胶

《中国半导体工业因光刻胶失色》

? 我国虽然已成为天下半导体生产大国，但面板工颐魅整体工业链仍较为落伍。现在，LCD用光刻胶险些所有依赖入口，焦点手艺至今被TOK、JSR、住友化学、信越化学等日本企业所垄断。

? 就拿在国际上具有一定竞争实力的京东方来说，现在已建设17个面板显示生产基地，其中有16个已经投产。

? 但京东方用于高端面板的光刻胶，仍然由外洋企业提供。光刻胶主要因素有高分子树脂、色浆、单体、感光引发剂、溶剂以及添加剂，开发所涉及的手艺难题众多，需从低聚物结构设计和筛选、合成工艺简直定和优化、活性单体的筛选和控制、色浆细度控制和稳固、产品配方设计和优化、产品生产工艺优化和稳固、最终使用条件匹配和宽容度调解等方面举行调解。因此，要自主研爆发产，手艺难度很是之高。

22.高压共轨系统

《高压共轨不中用，国产柴油机很受伤》

? 电控柴油高压共轨系统相当于柴油发念头的“心脏”和“大脑”，其品质的优劣，严重影响发念头的使用。柴油机工业是推动一个国家经济增添、社会运行的主要装备基础。

? 中国是全球柴油发念头的主要市场和生产国家，而在海内的电控柴油机高压共轨系统市场，德国、美国和日本等企颐魅占有了绝大份额。和外洋先进公司的产品相比，国产高压共轨系统在性能、功效、质量及一致性上还保存一定的差别，本钱上的优势也不显着。

23.透射式电镜

《我们的卵白质3D高清照片仰赖舶来的透射式电镜》

? 冷冻电镜可以拍摄微观结构高清3d“彩照”，是生命科学研究的利器，透射式电镜的生产能力是冷冻电镜制造能力的基础之一。

? 现在天下上生产透射电镜的厂商只有3家，划分是日本电子、日立、FEI，海内没有一家企业生产透射式电镜。匹配冷冻电镜使用的工具都需要原装，零件坏了找不到人修理，只能期待零件邮寄到货后举行替换。

? 关于中国的冷冻电镜使用者们来说，这样的体验可能还要一连不短的时间。

24.掘进机主轴承

《自家的掘进机却不得不必别人的主轴承》

? 主轴承，有全断面隧道掘进机的“心脏”之称，肩负着掘进机运转历程的主要载荷，是刀盘驱动系统的要害部件，事情所处状态十分恶劣。

? 与直径仅有几百毫米的古板转动轴承相比，掘进机主轴承直径一样平常为几米，是结构最重大的一种轴承，制造需要上百道工序。

? 就掘进机整机制造能力而言，国产掘进机已靠近天下最先进水平，但最要害的主轴承所有依赖入口。德国的罗特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF占有市场。

25.微球

《微球：民族工业不可遭受之轻》

? 微球，直径是头发粗细的三十分之一。手机屏幕里，每平方毫米要用一百个微球，撑起了两块玻璃面板，相当于骨架，在两块玻璃面板的误差里，再灌进液晶。

? 少了它，你正盯着的液晶屏幕将无法生产。没有微球，芯片生产、食物清静检测、疾病诊断、生物制药、情形监测……许多行业都会陷入逆境。仅微电子领域，中国每年就要入口价值几百亿元人民币的微球。

? 2017年中国大陆的液晶面板出货量抵达全球的33%，工业规模约千亿美元，位居全球第一。但这面板中的要害质料——距离物微球，以及导电金球，全天下只有日本一两家公司可以提供。这些质料也像芯片一样，给人卡住了脖子。

26.水下毗连器

《水下毗连缺国产利器，海底视察网傍人篱壁》

? 除了船舶、遥感卫星，海底视察网已成为第三种海洋视察平台——通过它，人类可以深入到水下视察和熟悉海洋。

? 若是将种种缆系视察平台比作胳膊、腿，水下毗连器就好比枢纽，对海底视察网系统的建设、运行和维护有着不可替换的作用。现在我国水下毗连器市场基本被外国垄断。一旦该毗连器成为禁运品，整个海底视察网的建设和运行将被迫中止。

27.燃料电池开关要害

《少了三种要害质料，燃料电池商业化难成文章》

? 外洋的燃料电池车已实现量产，但我国车用燃料电池还处在手艺验证阶段。我国车用燃料电池的现状是——险些无部件生产商，无车用电堆生产公司，只有少少量商业运行燃料电池车。多项要害质料，决议着燃料电池的寿命和性能。

? 这些质料我国并非完全没有，有些实验室效果甚至已抵达国际水平。可是，没有批量生产线，燃料电池工业链依然梗阻。要害质料恒久依赖外洋，一旦遭遇禁售，我国的燃料电池工业便没有了基础支持。

28.高端焊接电源

《国产焊接电源“哑火”，机械人水下作业有心无力》

? 我国是海洋大国，拥有300多万平方公里海域，正在大力生长高端海洋资源开发和海洋维权装备。海里的装备一旦泛起开裂等故障，需要用有工业制造“缝纫机”之称的焊接装备修补。深海焊接的实现靠水下机械人。

? 虽然我国是全球最大焊接电源制造基地，年产能已超1000万台套，但高端焊接电源基本上仍被外洋垄断。我国水下机械人焊接手艺一直难以提升，缘故原由是高端焊接电源手艺受制于人。

? 外洋焊接电源全数字化控制手艺已相对成熟，海内的仍以模拟控制手艺为主。

29.锂电池隔膜

《一层隔膜两重天：国产锂电池尚需拨云见日》

? 作为新能源车的“心脏”，国产锂离子电池（以下简称锂电池）现在“跳”得还不敷稳。电池四大焦点质料中，正负极质料、电解液都已实现了国产化，唯独隔膜仍是短板。

? 高端隔膜手艺具有相当高的门槛，不但要投入巨额的资金，还需要有强盛的研发和生产团队、熟练的工艺手艺和高水平的生产线。高端隔膜现在依然大宗依赖入口。

30.医学影像装备元器件

《拙钝的探测器模糊了医学影像》

? 现在国产医学影像装备的大部分元器件依赖入口，至少要花10年、20年才华抵达别人的现有水平。在古板医学成像（CT、磁共振等）上，中国最早的专利比美国平均晚20年。在专利数目上，美国是我国的10倍。

? 这意味着整个工业已经完全掌握在外洋企业的手里了，所有的知识产权，所有的原创效果，所有的科研积累都在外洋，中国只占很少的一部分。

31.超细密抛光工艺

《通往超细密抛光工艺之巅，路阻且长》

? 超细密抛光工艺在现代制造业中有多主要，其应用的领域能够直接说明问题：集成电路制造、医疗器械、汽车配件、数码配件、细密模具、航空航天。“它是手艺灵魂”。美日牢牢掌握了全球市场的自动权，其质料组成和制作工艺一直是个谜�；谎灾�，购置和使用他们的产品，并不代表可以仿制甚至复制他们的产品。

32.环氧树脂

环氧树脂韧性缺乏，国产碳纤维缺股劲儿》

? 碳纤维质量能比金属铝轻，但强度却高于钢铁，还具有耐高温、耐侵蚀、耐疲劳、抗蠕变等特征，其中一个要害的复合辅材就是环氧树脂。但现在海内生产的高端碳纤维，所使用的环氧树脂所有都是入口的。

? 现在，我国已能生产T800等较高端的碳纤维，但日本东丽掌握这一手艺的时间是上世纪90年月。相比于碳纤维，我国高端环氧树脂工业落伍于国际的情形更为严重。

33.高强度不锈钢

《去不掉的火箭发念头“锈疾”》

? 用于火箭发念头的钢材需具备多种特征，其中高强度是必需知足的主要指标。然而，不锈钢的强度和防锈性能，却是鱼和熊掌般难以兼得的矛盾体�；鸺⒛钔分柿先羰侨羰茄现厣�，将带来很大影响。

? 完全依赖质料自身实现高强度和防锈性能兼备，这是天下性难题。现在，我国航天质料大多用的是外洋上世纪六七十年月用的质料，蓬勃国家在生产历程中会严酷控制杂质含量，若是纯度不达标，便重新回炉，但海内厂家往往缺乏这种严谨的态度。

34.数据库治理系统

《数据库治理系统：中国还在寻找“准确翻开方法”》

? 现在全天下最盛行的两种数据库治理系统是Oracle和MySQL，都是甲骨文公司旗下的产品。竞争者尚有IBM公司以及微软公司的产品等。甲骨文、IBM、微软和Teradata几家美国公司，占了大部分市场份额。

? 数据库治理系统国货也有市场份额，但只是个零头，其稳固性、性能都无法让市场信服，银行、电信、电力等要求极端稳妥的企业，不会思量国货。

35.扫描电镜

《扫描电镜“弱视”，工业制造难以明察秋毫》

? 扫描电子显微镜，一种高端的电子光学仪器，它被普遍地应用于质料、生物、医学、冶金、化学和半导体等各个研究领域和工业部分，被称为“微观相机”现在我国科研与工业部分所用的扫描电镜严重依赖入口，每年我国破费凌驾1亿美元采购的几百台扫描电镜中，主要产自美、日、德和捷克等国。国产扫描电镜只占约5%—10%。

? 据先容，中科院“率先行动”妄想2018年已启动超算系统、网络清静、潜航器3个专项，2019年已启动处理器芯片与基础软件、电磁丈量、仿生合成橡胶、高端轴承、多语音多语种手艺5个专项。未来十年将针对一些“卡脖子”的要害问题做新的安排。

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