中国急需攻克3项技术,一旦攻克,任何国家
我国的科技兴国战略取得了巨大成绩,两弹一星、北斗导航、蛟龙探海、天空一号、5G技术等等,打下了坚实的基础。
但是,现在仍急需攻破3项技术,才能实现真正的科技飞跃,位于强国之列。从此,再不会受到围追堵截。
今天,我就一起聊一聊这3项技术。
第一项:精密机床
精密加工技术在国防建设和国民经济中,具有不可代替的作用。它广泛应用在航空航天、精密仪器、军事工业、光学通讯、新能源等众多高科技领域。
精密加工发挥着越来越大的作用,我国的载人航天、探月工程、光刻机等都与之息息相关。
可以说,精密制造技术是衡量一个国家科技实力的重要标志,而精密机床是实现精密制造的关键。
精密机床也成为世界各国的竞争之地,最终形成美、德、日领先的局面。
美国精密机床:
美国向来重视科技和军事,美国防部因为军事需求提出:“研发新的精密机床、提高效率和精密度,要求提供充足的经费、及科研人才。”
经过不断的研究创新,美国在年研发出了世界第一台精密机床。年创制出加工中心、70年代初研制成FMS。
年,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研制出一台大型光学金刚石车床,至今仍代表了超精密加工设备的最高水平,其创造的纪录至今无人能及!
随着美国汽车业的快速发展,轴承加工刺激了精密机床的需求,再加上美国领先的电子、计算机技术,美国成为了精密机床的领导者。
典型代表:
马格MAG:世界领先的机床及自动化系统公司,为客户量身定做解决方案。
马格制造的机床主要应用于航空航天、汽车、轨道交通、风电等领域。
旗下品牌众多,包括:柏林格尔、辛辛那提、克劳斯惠乐、爱克赛罗、法道、路易斯、海瑟普、鸿斯伯格等。
哈挺Hardinge:公司成立于年,总部位于美国纽约州埃尔美拉市,在世界机床行业中占主导地位。
哈挺曾以独特的优势占领了欧美中小型超精密车削加工80%的市场,一度成为了精密加工的代名词。
哈挺设计、制造的高精度金属切削机床及相关的工具附件,受到了世界的一致好评,为公司赢得了百年声誉。
哈挺的产品广泛应用于军工,航空航天,医疗,光学,通讯,汽车,电子等高精尖科技的领域。
德国精密机床:
德国一贯重视工业制造,在科学实验、实际操作、产品质量方面都有很高的要求。
年,德国研发出了精密机床,之后,企业与大学科研部门紧密合作,对精密机床展开深入研究。
德国重视精密机床的性能、质量及实用性,对机电、刀具、测量、数控、光电等各部件要求极高。
因此,德国成为了“高质量”精密机床的领先者。
著名的西门子数控系统,成为很多用户的不二选择。德国拥有多家世界级顶尖的机床企业,例如:
全球领先的金属切削机床制造商吉特迈(Gildemeister);
全球工业用激光及激光系统领域领导者通快(Trumpf);
全球铸造技术及金属成形业领导者舒勒(Schuler);
全球领导力的高精度,高品质的设备制造商海默(Hermle)。
日本精密机床:
日本学习了美国、德国的优点,制定相关规划引导精密机床发展。
在质量、配件方面吸收德国的技术,在数控、计算机方面吸收美国的技术,做到了“青出于蓝而胜于蓝”。
日本企业在年研发出了精密机床,到了年产量就达到了台,超过了美国(台)。
直到今天,日本的精密机床仍占据半壁江山。
典型代表:
马扎克YamazakiMazak:全球知名的机床生产制造商。产品素以高速度、高精度而在行业内著称。
天田Amada:天田是世界一流的钣金品牌,在美、欧、日等地区拥有极高的知名度。曾经在占有了70%的市场。
90年代,天田开发打造的智能化自动钣金加工中心,开创了钣金行业的智能化,得到了日本最高的技术发明奖励。
三菱重工:年创建,是三菱集团的核心企业。公司以重工业闻名,拥有制造七百种以上产品实力。
年研制出MIB机床后,一直致力于研发大型机床,并在年推出了宽达13米的世界最大超级铣床。
直到今天三菱仍被称为“大型机床的领先制造商”。
我国的精密机床:
我国在上世纪50年代,开始研发国产精密机床,通过引进数控、机电等相关技术,取得了不错的成绩。
年开始,我国的机床产量快速的增长,连续5年增长率达到了40%。
年,我国成为了机床最大的消费国,也是精密机床进口最多的国家。
到了年,我国机床主机消费达到了多亿,但是在精密机床、大型机床方面与国外的差距反而拉大了。
年12月,国务院通过了《高档数控机床与基础制造装备科技重大专项实施方案》,开始重视精密机床、智能装备的研发。
但很快,我国在关键技术方面受到了欧美日的封锁,尽管我们一直在快速追赶,但差距仍然很大。
我国的机床企业有:沈阳机床、秦川机床等。
沈阳机床:年成立,是东北重工业的典型代表。几十年来不断的进行技术升级、改造,目前是我国规模最大的机床制造公司。
沈阳机床为国内外企业提供了几十万台机床设备,是我国国家级重点数控机床生产基地。但近年来公司陷入了亏损状态。
秦川机床:年从上海内迁至陕西宝鸡,是我国精密机床制造行业的龙头企业。
公司拥有精密数控机床、新材料、汽车零部件、精密齿轮、精密铸件、机床维修等六大主体产业群。
年收入50亿元,与海外机床企业仍有明显差距。
网上甚至直接对世界机床水平进行了排名。
第一梯队:德国、日本,代表企业哈默、吉特迈、雅仕达
第二梯队:美国、意大利、西班牙,代表企业马格、哈挺、菲迪亚、达诺巴特
而我国的沈阳机床、秦川机床直接排在第四梯队,这真是大大的讽刺啊!
精密机床直接关系到精密仪器、精密设备、精密零部件的制造,是真正的工业母机。
有了精密机床,我国的整体制造水平将上升一个台阶,从而大幅提升我国的航天、军事、工业、汽车、新能源水平。
第二项芯片技术
芯片广泛应用在计算机、手机、汽车、家电领域,是AI、大数据、5G通讯、元宇宙的关键部件,芯片的重要性不言而喻。
芯片技术包括:架构、设计、EDA、制造、封测、光刻机、半导体材料等多个环节。目前7nm及以下制程的芯片技术主要被美国掌控。
例如:
ARM、英特尔掌控了全球芯片架构90%以上的份额。
其中精简指令集架构被ARM掌控,全球超过1/4的电子设备都在使用ARM的技术,智能手机使用的比例更是达到了95%以上。
苹果、高通、华为、联发科、三星等等都不同程度的依赖ARM架构。
英特尔掌控着X86架构,属于复杂指令集架构,主要用于台式机、笔记本、服务器、超算等。直到今天,X86仍然占据95%以上的服务器、PC市场。
目前国内除了党、政、军采用的龙芯是自主架构,其余的基本都采用了ARM或英特尔的架构。
也就是说核心部件的基础框架都是别人的,在这个前提下谈信息安全,简直就是笑话。
此外,ARM还拒绝中国使用最先进的V9架构,英特尔最新进的芯片也对中国禁用。
ARM最新研制的V9架构,是10年来最大的一次版本更迭,将在性能、AI和安全等方面进行全面升级。
其中CPU性能提升30%、IPC性能提升30%、内存延迟降低、频率提升、内存带宽提升,最终实现整体性飞跃。
然而,这样的高性能架构却与国产芯片无缘。
EDA软件方面:
EDA软件是电子设计自动化。它是设计大规模集成电路必备的工具,也被称为EDA工具。
EDA软件基本被Synopsys(新思科技)、Cadence(铿腾电子)、SiemensEDA(西门子EDA)所掌控。市场称之为“EDA三巨头”。
三巨头的优势体现在数字设计、模拟、数模混合、静态时序、SIP、DDR、IP等全方位,并且能够设计7nm及以下制程的芯片。
三巨头与芯片巨头台积电、三星电子、英特尔、AMD深度融合,又互相支撑。
国产EDA软件商华大九天,无论是人才储备、技术实力、工艺制程都与三巨头相差甚远,因此,华为海思、紫光集团、阿里平头哥纷纷选择了三巨头的软件工具。
如果EDA被禁用,那么我们甚至都无法设计出先进的芯片。
在制造端,台积电和三星电子一直处于领先地位。
台积电掌控着50%的市场份额,工艺制程达到了3nm,三星电子掌控着16%的市场份额,年量产3nm。
国内中芯国际的制造能力在14nm,能够满足日常需求,但无法满足手机、电脑、服务器的需求,严重制约了高新科技的发展。
究其原因主要是受制于光刻机。
全球最先进的EUV光刻机被荷兰的ASML所垄断,可以说全球仅此一家,再无分店。
EUV光刻机采用13.5nm的极紫外光,多次曝光后能够制造出3nm、2nm工艺制程的芯片。
而EUV光刻机涉及到极紫外光源、精密透镜、精密轴承等多种部件。
每一个部件都要求极为严苛,凭一己之力攻克EUV光刻机可以说是挑战工业极限。
目前EUV光刻机对我国禁运。
而半导体材料主要被日本所掌控。
光刻胶、硅片、电子气体、CMP抛光材料、湿电子化学品、靶材等等,我国在该领域也处于弱势。
一旦被禁运,将严重制约芯片的生产和制造。
总的来说,我国芯片制造虽“五脏俱全”,但产业链不完整,工艺水平较低,关键部件、材料、技术仍需大量进口。
芯片的劣势严重制约了我国的AI、大数据、云计算、5G等发展,同时也时刻威胁着我们的信息安全。
一旦我们突破了芯片技术,就意味着我们一只脚迈进了未来科技,甚至会引领第四次科技革命。
第三航空航天
航空航天是拓展大气层、宇宙空间的产物,是当今最活跃最具影响的科学技术之一。
航空航天也标志着一个国家的军事实力。
我国神舟号系列飞船已经发射到十五号,嫦娥号系列探月卫星发射到五号,天宫系列空间站发射到五号,还有长征系列运载火箭,北斗导航系统等等。
尽管我国在航空航天领域取得了举世瞩目的成绩,但整体实力与美国、俄罗斯仍有差距。
在人造卫星方面:
中国于年4月24日发射第一颗人造地球卫星,是继苏联、美国、法国、日本之后世界上第5个能独立发射人造卫星的国家。
截止年上半年,美国拥有颗卫星,中国拥有颗、俄罗斯拥有颗。
美国的卫星数量处于绝对优势,并且随着星链的布局,这一优势还会继续扩大。
我国一直在追赶,但是在绝对数量上差距越来越大。
俄罗斯因为经济原因导致卫星数量下降。
导航领域:
美国的GPS导航已经称霸全球几十年,技术强大、经验丰富。
我国的北斗导航于年6月完成组网,成为继GPS之后最强的导航系统。
俄罗斯的格洛纳斯同样受制于经济问题,实力明显不足,甚至部分卫星处于瘫痪状态。
而星链异军突起,成为美国又一强大导航、监测、侦查卫星。其强大实力已经在俄乌冲突中展现出来。
登月工程:
苏联在年进入了太空,美国在年就登上了月球,我国宇航员杨利伟于年10月进入太空。
时间节点方面差了40年。
重型火箭方面:
我国的“胖五”近地轨道最大运载力只能达到了25吨,火星轨道运载力也只有5吨。
美国民营企业SpaceX的“猎鹰重型火箭”起飞重量为吨,起飞推力吨,近地轨道运载能力为63.8吨,地球同步轨道运载能力26.7吨。
胖五居然比不过猎鹰火箭。更不要说和当年的土星号对比了。
土星5号运载火箭高度达到了.6米,最大直径10.1米,重吨,推力达到了惊人的吨。近地轨道运力吨,地月转移轨道极限运力48.6吨。
航空发动机:
中国在航空发动机领域已经投入了上千亿的资金,但是花了三十年才刚刚吃透了涡扇-10太行发动机。
这款发动机的基础是美国CFM-56和俄罗斯AL-31型发动机,整体技术已经被美俄淘汰。
航空航天领域带来的效益最直观的就是军事实力,美国、俄罗斯是唯二的具有三位一体核打击能力的国家,我国仍不具备。
美国的航空母舰、战斗机、轰炸机无论是数量上还是战斗力都是世界第一。
俄罗斯受制于经济,航母、战斗机、轰炸机水平整体下降很多,但实力仍不可小觑。
总的来说,我国在航空航天领域发展速度很快,在某些尖端技术方面,达到了国际领先水平,但与美国、俄罗斯还有10年的差距。
但这些成绩,已经足以让世界对我们侧目了,就连美国也不敢轻易采取军事行动。
如果我们在该领域再进一步,什么南海、台海、钓鱼岛,都不是问题。
写到最后
机密机床、芯片技术、航空航天,这三大技术足以让一个我国再上一个台阶,超级大国绝对不是梦。
到时,技术封锁荡然无存、国家统一顺势而成、人民生活安居乐业,昔日的对手皆为“朋友”。
我是科技铭程,欢迎共同讨论!
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