35项“卡脖子”的关键技术核心工业软件不再是“无人区”

今报在线 2023-04-14 18:16:47

2018年，科技日报一篇有关制约我国工业发展的35项“卡脖子”关键技术的文章一经发布，便引起了广泛关注与讨论。

如今五年过去，这些“卡脖子”项目，攻关的如何了?我们调研了大量数据，罗列了一批项目的最新进展。

光刻机领域

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。而国外已经做到了十几纳米。

国产最新进展

上海微电子的28nm光刻机完全版预计年中发布。注：目前最先进的是荷兰ASML公司旗下的EUV光刻机，最高可以达到5纳米的工艺制作。

芯片领域

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。国外最先进芯片量产精度为10纳米，我国只有28纳米，差距两代。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。

国产最新进展

中国芯片制造商工信芯片已经开始12纳米工艺的量产。注：目前台积电的5纳米工艺已经开始量产。

航空发动机短舱领域

飞机上安放发动机的舱室，俗称“房子”，是航空推进系统最重要的核心部件之一，其成本约占全部发动机的1/4左右。我国在这一重要领域尚属空白。查阅所有公开资料，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。

国产最新进展

刚刚3月份，天津港入境了首台LEAP-1A发动机短舱，这款发动机在我国境内进行组装，尚属首次。

触觉传感器

触觉传感器是工业机器人核心部件。精确、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。

国产最新进展

2022年，厦门大学航空航天学院周伟教授团队在柔性触觉传感器研究领域取得重要进展，提出可以实现超灵敏高频动态力检测的柔性触觉传感器新工作模式，突破传统传感器灵敏度的理论极限值。

激光雷达

在该领域，国产几乎没有话语权。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。

国产最新进展

2022年1月，山东富锐光学科技有限公司研制出激光雷达，打破国外技术垄断。

核心工业软件

摇橹船科技工业软件系统界面 (网络图)

中国的核心工业软件领域，基本还是“无人区”。工业软件的缺位，为智能制造带来的影响很深。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。工业软件目前在国内几乎还是无人区，但已经有一些比较有前瞻性的公司涉足该领域。

国产最新进展

据重庆日报报道，目前位于重庆的一家科技公司摇橹船科技公司，在3D涂胶质量在线检测系统在与进口产品的比选中获胜。这套系统的诞生，填补了国内技术空白，解决了3D涂胶质量在线检测系统技术被国外企业“卡脖子”的问题。很快，该系统应用在了重庆某汽车厂家的涂胶生产线上。在这之前，全球最先进的3D涂胶质量在线检测核心技术主要掌握在德国、日本少数几家企业手中。我国由于国外企业的技术封锁，还只能做技术水平较低的2D涂胶质量检测系统。而且，从2020年起，这家公司就专注于“高精密光电测量”解决“卡脖子”难题，据报道，这家公司由中科院西安光学精密研究所和重庆市两江新区创立，专注于制造业工艺质量的提升，为新能源汽车、3C、农业、生物制药、航空航天多个领域研发的工业软件，目前均已开始落地。

高端焊接电源领域

我国是海洋大国，拥有300多万平方公里海域，正在大力发展高端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国外垄断。我国水下机器人焊接技术一直难以提升，原因是高端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。

国产最新进展

业内人士认为，外资企业在电源市场高端领域占据较大份额的时代已经过去。现在国内的电源在电源行业也占有一席之地，在逐渐取代进口电源产品的同时，也会走向国外。茂硕电源等供电企业正计划进海外市场。

锂电池隔膜

作为新能源车的“心脏”，国产锂离子电池(以下简称锂电池)目前“跳”得还不够稳。电池四大核心材料中，正负极材料、电解液都已实现了国产化，唯独隔膜仍是短板。高端隔膜技术具有相当高的门槛，不仅要投入巨额的资金，还需要有强大的研发和生产团队、纯熟的工艺技术和高水平的生产线。高端隔膜目前依然大量依赖进口。

国产最新进展

锂电池六大核心材料中，隔膜是国产化最晚的一环。十年前，锂电隔膜市场80%份额被美日等隔膜厂商占据，而如今，中国锂电隔膜企业出货量在全球市场占比已超80%。

医学影像设备元器件

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，中国最早的专利比美国平均晚20年。在专利数量上，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。

国产最新进展

近十年来虽然国产核心元器件有单点突破，但在商业化和市场份额上尚未形成气候，如今国产影像上游开始迎来国产替代加速期。在整个医学影像版图中，只有DR的国产替代率较高，目前国内DR设备国产化率达到70%。

超精密抛光工艺

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”。美日牢牢把握了全球市场的主动权，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。

国产最新进展

2022年4月，西安市科技局在其官网发布了一篇名为《秦创原企业解决“超精密抛光工艺”卡脖子问题》的文章，证实我国已经突破了超精密抛光工艺的关键技术。

环氧树脂

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、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等特性，其中一个关键的复合辅材就是环氧树脂。但目前国内生产的高端碳纤维，所使用的环氧树脂全部都是进口的。目前，我国已能生产T800等较高端的碳纤维，但日本东丽掌握这一技术的时间是上世纪90年代。相比于碳纤维，我国高端环氧树脂产业落后于国际的情况更为严重。

国产最新进展

中国环氧树脂生产厂家众多，但万吨级规模以上的企业为数不多，大部分环氧树脂企业生产技术与国外先进工艺相比尚有一定差距。

高强度不锈钢

用于火箭发动机的钢材需具备多种特性，其中高强度是必须满足的重要指标。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。火箭发动机材料如果如果严重生锈，将带来很大影响。完全依靠材料自身实现高强度和防锈性能兼备，这是世界性难题。现在，我国航天材料大多用的是国外上世纪六七十年代用的材料，发达国家在生产过程中会严格控制杂质含量，如果纯度不达标，便重新回炉，但国内厂家往往缺乏这种严谨的态度。

国产最新进展

我国自主研发了第三代超高强度不锈钢F863钢和USSl22钢，这两种钢分别采用金属间化合物和碳化物强化的合金设计理念，强度都可达到1900MPa，断裂韧性达到了100MPa·m1/2。这也标志着我国高强度钢领域自主创新能力的大幅提高。

数据库管理系统

目前全世界最流行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、电力等要求极端稳妥的企业，不会考虑国货。

国产最新进展

对我国来说，数据库管理系统早已遍地开花，已经完全摆脱限制。国内企业阿里巴巴、华为、中兴、浪潮、人大金仓、武汉达梦、南大通用、神州通用等企业均有数据库管理系统。

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