盘点：亟待攻克的关键“卡脖子”技术
- 2019/8/27 8:30:16 29360
- 来源：仪表网
【仪表网 仪表科普】2018年国家主席在两院院士大会上指出，“实践反复告诉我们，关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。只有把关键核心技术掌握在自己手中，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。”
当前，我国科技事业实现了历史性、整体性、格局性重大变化，重大创新成果竞相涌现，一些前沿方向开始进入并行、领跑阶段。但也应看到，我国科技领域仍然存在一些亟待解决的问题，关键核心技术受制于人的局面没有得到根本性改变，亟待集中力量奋力攻关。
那么，我们在哪些关键技术领域还存在“卡脖子”问题呢？我们一起来看看吧。
光刻机
《这些“细节”让中国难望光刻机项背》(科技日报4月19日)
制造芯片的光刻机，其精度决定了芯片性能的上限。在“十二五”科技成就展览上，中国生产的的光刻机，加工精度是90纳米。这相当于2004年上市的奔腾四CPU的水准。而国外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。两个工作台由静到动，加速度跟导弹发射差不多。在工作时，相当于两架大飞机从起飞到降落，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，不能刻坏了。
SMEE的光刻机，包含13个分系统，3万个机械件，200多个传感器，每一个都要稳定。
芯片
《中兴的“芯”病，中国的心病》(科技日报4月20日)
低速的光芯片和电芯片已实现国产，但高速的仍全部依赖进口。国外进芯片量产精度为10纳米，我国只有28纳米，差距两代。而且，关键原材料和设备还都是进口。
据报道，在计算机系统、通用电子系统、通信设备、内存设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。
操作系统
《丧失先机，没有自研操作系统的大国之痛》(科技日报4月23日)
普通人看到中国IT业繁荣，认为技术差距不大，实则不然。3家美国公司垄断手机和个人电脑的操作系统。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，智能手机不会如此普及，而中国手机厂商免费利用安卓的代价，就是随时可能被“断粮”。
触觉传感器
《传感器疏察，被愚钝的机器人“国产触觉”》(科技日报4月25日)
触觉传感器是工业机器人核心部件。、稳定的严苛要求，拦住了我国大部分企业向触觉传感器迈进的步伐，目前国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，几乎没有传感器制造商进行触觉传感器的生产。日本阵列式传感器能在10厘米×10厘米大小的基质中分布100个敏感元件，售价10万元，而国内产品多为一点式，一般100元一个。
真空蒸镀机
《真空蒸镀机匮缺：显示屏上的阴影》(科技日报4月26日)
OLED面板制程的“心脏”。日本Canon Tokki独占市场，掌握着该产业的咽喉。业界对它的年产量预测通常在几台到十几台之间。有钱也买不到，说的就是它。Canon Tokki能把有机发光材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机能达到这个度。
目前我国还没有生产蒸镀机的企业，在这个领域我们没什么发言权。
手机射频器件
《射频器件：仰给于人的手机尴尬》(科技日报5月7日)
一块手机的主板上，1/3的空间是射频电路。手机发展趋势是更轻薄，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手机要支持十几个频段，信息带宽几十兆。2018年，射频芯片市场150亿美元；市场基本被Skyworks、Qorvo和 博通3家垄断，高通也占一席之地。射频器件的另一个关键元件——滤波器，国内外差距更大。手机使用的滤波器，几十亿美元的市场，完全归属Qorvo等国外射频器件巨头。
中国是世界大的手机生产国，但造不了的手机射频器件。这需要材料、工艺和设计经验的踏实积累。
激光雷达
《激光雷达昏聩，让自动驾驶很纠结》(科技日报5月10日)
激光雷达是个传感器，自带光源，主动发出激光，感知周围环境，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，决定着自动驾驶行业的进化水平。但在该领域，国货几乎没有话语权。
目前能上路的自动驾驶汽车中，凡涉及激光雷达者，使用的几乎都是美国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。
电容电阻
《没有这些诀窍，我们够不着电容电阻》(科技日报5月14日)
电容和电阻是电子工业的黄金配角。中国是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。但的消费级电容和电阻，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。所谓的电容电阻，重要的是同一个批次应该尽量一致。日本这方面做得，国内企业差距大。
国内企业的产品多属于中低端，在工艺、材料、质量管控上，相对薄弱。
核心工业软件
《核心工业软件：智能制造的中国“无人区”》(科技日报5月17日)
中国的核心工业软件领域，基本还是“无人区”。工业软件缺位，为智能制造带来了麻烦。工业系统复杂到一定程度，就需要以计算机辅助的工业软件来替代人脑计算。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，设计原理上并无差异，但软件性能却存在不小差距，主要表现在对先进技术和工艺支持不足，和国外先进EDA工具之间存在“代差”。
国外EDA三大巨头公司Cadence、Synopsys及Mentor，占据了该行业每年总收入的70%。发展自主工业操作系统+自主工业软件体系，刻不容缓。
核心算法
《算法不精，国产工业机器人有点“笨”》(科技日报5月22日)
中国已经连续5年成为世界大机器人应用市场，但机器人仍然依赖于进口。由于没有掌握核心算法，国产工业机器人稳定性、故障率、易用性等关键指标远不如工业机器人“四大家族”发那科(日本)、ABB(瑞士)、安川(日本)、库卡(德国)的产品。核心算法差距过大，导致国产机器人稳定性不佳，故障率居高不下。算法的差距不只体现在核心控制器上，更拖慢了伺服系统响应的速度。
机器人每完成一个动作，需要核心控制器、伺服驱动器和伺服电机协同作战。对于单台伺服系统，国产机器人动态与静态精度都很高，但机器人一般同时有6台以上伺服系统，用传统的控制方法难以取得好的控制效果。
光刻胶
《中国半导体产业因光刻胶失色》(科技日报5月31日)
我国虽然已成为世界半导体生产大国，但面板产业整体产业链仍较为落后。目前，LCD用光刻胶几乎全部依赖进口，核心技术至今被TOK、JSR、住友化学、信越化学等日本企业所垄断。就拿在上具有一定竞争实力的京东方来说，目前已建立17个面板显示生产基地，其中有16个已经投产。但京东方用于面板的光刻胶，仍然由国外企业提供。
光刻胶主要成分有高分子树脂、色浆、单体、感光引发剂、溶剂以及添加剂，开发所涉及的技术难题众多，需从低聚物结构设计和筛选、合成工艺的确定和优化、活性单体的筛选和控制、色浆细度控制和稳定、产品配方设计和优化、产品生产工艺优化和稳定、终使用条件匹配和宽容度调整等方面进行调整。因此，要自主研发生产，技术难度非常之高。
透射式电镜
《我们的蛋白质3D高清照片仰赖舶来的透射式电镜》(科技日报6月6日)
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。目前世界上生产透射电镜的厂商只有3家，分别是日本电子、日立、FEI，国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，只能等待零件邮寄到货后进行更换。对于中国的冷冻电镜使用者们来说，这样的体验可能还要持续不短的时间。
燃料电池关键材料
《少了三种关键材料，燃料电池商业化难成文章》(科技日报6月14日)
国外的燃料电池车已实现量产，但我国车用燃料电池还处在技术验证阶段。我国车用燃料电池的现状是——几乎无部件生产商，无车用电堆生产公司，只有极少量商业运行燃料电池车。多项关键材料，决定着燃料电池的寿命和性能。这些材料我国并非完全没有，有些实验室成果甚至已达到水平。
但是，没有批量生产线，燃料电池产业链依然梗阻。关键材料长期依赖国外，一旦遭遇禁售，我国的燃料电池产业便没有了基础支撑。
焊接电源
《国产焊接电源“哑火”，机器人水下作业有心无力》(科技日报6月20日)
我国是海洋大国，拥有300多万平方公里海域，正在大力发展海洋资源开发和海洋维权装备。海里的设备一旦出现开裂等故障，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器人。虽然我国是大焊接电源制造基地，年产能已超1000万台套，但焊接电源基本上仍被国外垄断。
我国水下机器人焊接技术一直难以提升，原因是焊接电源技术受制于人。国外焊接电源全数字化控制技术已相对成熟， 国内的仍以模拟控制技术为主。
医学影像设备元器件
《拙钝的探测器模糊了医学影像》(科技日报6月25日)
目前国产医学影像设备的大部分元器件依赖进口，至少要花10年、20年才能达到别人的现有水平。在传统医学成像(CT、磁共振等)上，中国早的比美国平均晚20年。在数量上，美国是我国的10倍。这意味着整个产业已经完全掌握在国外企业的手里了，所有的知识产权，所有的原创成果，所有的科研积累都在国外，中国只占很少的一部分。
超精密抛光工艺
《通往超精密抛光工艺之巅，路阻且长》(科技日报6月26日)
超精密抛光工艺在现代制造业中有多重要，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、精密模具、航空航天。“它是技术灵魂”。美日牢牢把握了市场的主动权，其材料构成和制作工艺一直是个谜。换言之，购买和使用他们的产品，并不代表可以仿制甚至复制他们的产品。
数据库管理系统
《数据库管理系统：中国还在寻找“正确打开方式”》(科技日报7月2日)
目前全世界的两种数据库管理系统是Oracle和MySQL，都是甲骨文公司旗下的产品。竞争者还有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。数据库管理系统国货也有市场份额，但只是个零头，其稳定性、性能都无法让市场信服，银行、电信、电力等要求稳妥的企业，不会考虑国货。
扫描电镜
《扫描电镜“弱视”，工业制造难以明察秋毫》(科技日报7月3日)
扫描电子显微镜，一种的电子光学仪器，它被广泛地应用于材料、生物、医学、冶金、化学和半导体等各个研究领域和工业部门，被称为“微观相机”目前我国科研与工业部门所用的扫描电镜严重依赖进口，每年我国花费超过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%。
资料来源：人民日报，科技日报“亟待攻克的核心技术”专栏
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