近幾年來，卡脖子之痛，感受非常強烈！

2021年12月16日，美國商務部宣布擬將34家中國實體企業(yè)加入出口管制“實體清單”，其中包括多家國產(chǎn)半導體廠商，如華為海洋海纜業(yè)務品牌華海通信、海康威視子公司海康微影、國產(chǎn)CPU龍頭景嘉微、功率半導體設計商亞成微等。

美國利用所謂的“實體清單”屢次打壓中國高精尖科技行業(yè)，2018年3月22日-2021年12月18日，美國政府及其職能部門，共把611家中國公司、機構及個人納入實體清單中。主要涉及三類：一是與信息技術、核電、國防軍工有關的高校和研究機構；二是與國防軍工及航天科技有關的機構及產(chǎn)業(yè)公司；三是與通信、半導體、人工智能等相關的技術產(chǎn)業(yè)實體。

這些被“榜上有名”的企業(yè)、單位或個人，在某種層面上可以說是國之棟梁般的存在。之所以被打壓，說到底還是自身實力不夠強大。在工業(yè)制造領域，盡管我國制造業(yè)發(fā)展已經(jīng)取得突飛猛進的成就，但不可否認的是，這其中依然有很多高度依賴進口的產(chǎn)品，中國制造企業(yè)在這些領域的研發(fā)和生產(chǎn)存在難以攻破的技術難關。

今天工控小編給大家盤點下行業(yè)相關的一些卡脖子技術，目前都進展到哪一步了。

·   高端數(shù)控機床

機床行業(yè)一直以來都是國家和領先企業(yè)重要的戰(zhàn)略布局點，尤其是對于汽車制造、軌道交通、航空航天等高端裝備制造的研發(fā)工作中，機床行業(yè)是重要的戰(zhàn)略支點。“中國制造2025”中明確提出，智能化數(shù)控機床被作為十大重點戰(zhàn)略必爭領域之一，可以說沒有高端數(shù)控機床的智能化，就無法實現(xiàn)高端裝備制造業(yè)的智能制造。

簡單來說，數(shù)控機床就是裝備了數(shù)字化信號控制技術的機床，數(shù)控裝置是數(shù)控機床的大腦，它較普通機床具有加工精度高、生產(chǎn)效率高、具有故障診斷能力等優(yōu)點。而高端數(shù)控機床則是在數(shù)控機床基礎上，又集合了高速、精密、智能、復合、多軸聯(lián)動、網(wǎng)絡通信等先進功能。

從制造大國向制造強國邁進的進程中，也不得不面對高端制造業(yè)的薄弱之殤。目前機床產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出高端技術壟斷的格局，核心技術被控制在特定國家和公司手中，尤其是高端數(shù)控機床，關鍵零部件、數(shù)控系統(tǒng)大多來自德國、日本等相關龍頭企業(yè)，亟需完成國產(chǎn)化替代。

“大而不強”是我國機床行業(yè)的標簽，國產(chǎn)品牌多占據(jù)中低端市場，高端依賴進口。據(jù)統(tǒng)計，2020年國內(nèi)機床行業(yè)需求233億美元，其中進口機床占比三分之一。經(jīng)過國產(chǎn)企業(yè)的不懈努力，高端數(shù)控機床國產(chǎn)化迎來轉(zhuǎn)機，如科德數(shù)控實現(xiàn)了五軸聯(lián)動數(shù)控機床、高檔數(shù)控機床及關鍵功能部件的技術突破，其核心技術更是能夠?qū)藝H巨頭。

·   芯片

芯片對于國家高精尖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性不言而喻，“十四五規(guī)劃”提出“加快”數(shù)字化發(fā)展建設數(shù)字中國戰(zhàn)略，明確加強關鍵數(shù)字技術創(chuàng)新應用，聚焦高端芯片領域。

中國海關數(shù)據(jù)顯示，2020年芯片進口量激增20%（984億個），達到創(chuàng)紀錄的5435億個，進口總額3500億美元，創(chuàng)歷史新高。2021年1-9月，中國芯片進口量仍大幅增長，達到23.7%。芯片進口依賴度較高。

盡管2021年8月，我國制定了中國芯片的五年計劃，預計在2025年內(nèi)達到70%的芯片自給率，但仍以中低端市場為主。目前手機中搭載的高端5nm芯片就難以攻破。

芯片涉及產(chǎn)業(yè)鏈大致分為芯片設計、制造及封裝測試三大塊，在這三大環(huán)節(jié)中，國內(nèi)目前做的最好的是中低端的封測環(huán)節(jié)，芯片封測相對來說屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，技術門檻相對較低，發(fā)展較好。難就難在制造環(huán)節(jié)，制造環(huán)節(jié)的核心難點就在于光刻機。

據(jù)調(diào)查，光刻機市場上，荷蘭的ASML公司占了89%的份額，日本的佳能占了8%，尼康占了3%，尤其是頂級的光刻機EUV極紫外光刻機，僅荷蘭ASML獨家壟斷，可生產(chǎn)7nm或5nm制程芯片。

我國在光刻機方面的技術積累和人才儲備相對不足，無法制造高端光刻機，僅可以制造一些低、中端的光刻機。目前，中國上海微電子已經(jīng)能夠量產(chǎn)90nm的光刻機，并即將交付28nm光刻機，經(jīng)過技術改進，還可以制造出14nm的芯片，這意味著國產(chǎn)光刻機工藝從以前的90納米一舉突破到28納米，甚至14nm。但是與邁入10nm以內(nèi)的頂尖制程的國際主流芯片廠商差距還很大。

·   高端智能傳感器

傳感器種類繁多，被廣泛應用于各個領域，包括工業(yè)、消費電子、通訊、交通、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療等。目前，CIS（圖像傳感器）和MEMS（微機電系統(tǒng)傳感器）是主流，占據(jù)超一半的市場份額，射頻傳感器和雷達傳感器緊隨其后。

工業(yè)傳感器是重要的機器人核心零部件，研發(fā)周期長，技術壁壘高。目前的傳感器市場上，國內(nèi)高端傳感器領域近八成依賴進口。

一方面，高端智能傳感器涉及到芯片多數(shù)依賴進口，尤其是儀器儀表傳感器，幾乎100%進口。如中國儀表行業(yè)兩大巨頭，都用的是“國外芯”，重慶橫河川儀年產(chǎn)硅諧振傳感器30萬臺，傳感器用的是日本橫河的；北京遠東羅斯蒙特，每年30萬臺金屬電容變送器，用的是美國羅斯蒙特的傳感器。而國內(nèi)品牌的龍頭企業(yè)，無論是上海立格，還是兩家上市公司的浙江中控和上海威爾泰，用的基本都是德國FirstSensor（不幸的是，F(xiàn)irstSensor在2020年3月被美國連接器和傳感器巨頭TEConnectivity收購）。

另一方面，高端智能傳感器的研發(fā)設計，如MEMS傳感器需要涉及到兩款很專業(yè)的CAD軟件，一個是intelliSuite，另一款是ConwentorWare，這兩款軟件都源自美國。

根據(jù)《中國傳感器發(fā)展藍皮書》統(tǒng)計，汽車傳感器、高端化學類氣體傳感器、光線傳感器、環(huán)境檢測傳感器、海洋傳感器，對國外進口依賴度高達95%以上。

·   高端軸承

軸承主要功能是支撐機械旋轉(zhuǎn)體，降低其運動過程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。軸承應用無處不在，但是工業(yè)級應用的高端軸承卻十分難得，

我國作為軸承產(chǎn)銷生產(chǎn)大國，長期以中低端產(chǎn)品為主，高品質(zhì)軸承產(chǎn)品性能主要取決于材料性能和加工工藝，不僅要以每分鐘上萬轉(zhuǎn)的速度長時間高速運轉(zhuǎn)，還要承受各種形式的應力擠壓、摩擦和超高溫，由于歐美等國家掌握超長壽命鋼技術、細質(zhì)化熱處理技術和先進的密封潤滑技術等，其產(chǎn)出的軸承質(zhì)量更高，而國內(nèi)則存在一定差距。

對于普通應用來說，中低端軸承能夠滿足市場需求，對于精度、穩(wěn)定性、可靠度要求更高的高端領域，如航空軸承、高鐵軸承、機器人軸承等工業(yè)級應用基本以進口為主。據(jù)悉，高端軸承市場70%以上的市場份額，被十大跨國軸承集團所占據(jù)，其中美國占23%、歐盟占21%、日本占19%，世界軸承市場基本由日本NSK等五大公司、瑞典SKF公司、德國FAG等兩家公司、美國TimKen等幾家公司主導。

近年來，國家對高端軸承的國產(chǎn)化一直非常重視，工信部針對軸承已有明確規(guī)劃：把發(fā)展高端軸承列為“機械基礎件、基礎制造工藝和基礎材料”之首。根據(jù)規(guī)劃，到2025年，國產(chǎn)高速精密數(shù)控機床和高速動車組軸承自主化率將達到90%；到2030年，大飛機軸承的自主化率將達到90%。

國產(chǎn)軸承廠商中也涌現(xiàn)出一批精益求精的企業(yè)，如我國洛陽LYC公司，率先研究并建造成功了我國首個高鐵軸承，不但攻克了軸承溫度問題，還攻克了軸承各組件之間的擺動誤差問題。此外，我國科學家還成功研發(fā)出航空發(fā)動機軸承，通過技術檢測，這種軸承抗疲勞壽命高于德國航空軸承的20倍以上。這意味著我國在軸承領域?qū)⒅鸩綄崿F(xiàn)技術的自主化，擺脫對進口軸承技術的依賴。

·   高精度機械臂

工業(yè)機械臂是模擬人的手臂、手腕和手功能的機械電子裝置，是工業(yè)機器人領域中使用最廣的一種機械裝置，它可以把任一物件或工具按空間位置或姿態(tài)的實時要求進行移動，從而完成某一工業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)要求。

機械臂是工業(yè)機器人的最重要的部件之一，從低端制造到高端打磨，隨處可見其身影。隨著中國制造業(yè)逐步走向數(shù)字化、智能化對工業(yè)機器人的精度要求也越來越高，變得更精細、安全、便于集成等。

工業(yè)機械臂核心零部件之一是減速器，而減速器負責將動力轉(zhuǎn)化成精度，與機械臂的精度直接相關。由于減速器技術壁壘較高，核心零部件長期被國外企業(yè)把控，基本被日本廠商壟斷（納博特斯克、哈默納科、住友三家占據(jù)95%以上市場份額），成為制約國產(chǎn)機械臂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。

近年來，國內(nèi)機器人廠商經(jīng)過不斷創(chuàng)新研發(fā)已經(jīng)具備一定的規(guī)模和技術實力，許多核心零部件已經(jīng)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，在精度、算法等方面不斷突破。例如，國產(chǎn)綠的諧波表現(xiàn)亮眼，已經(jīng)完成對諧波減速器的研發(fā)并實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，實現(xiàn)對進口產(chǎn)品的替代。然而，實現(xiàn)國產(chǎn)替代只是開始，在減速機齒輪壽命、傳動精度、加工工藝等方面國產(chǎn)企業(yè)還有更大提升空間。

·   核心工業(yè)軟件

根據(jù)分類，工業(yè)軟件可分為研發(fā)設計類軟件（CAD/CAM/CAE/EDA/PLM/六性軟件等）、生產(chǎn)制造類軟件（PLC/DCS/SCADA/MES等）、經(jīng)營管理類軟件（ERP/SCM/EAM等）、運維服務類軟件（MRO/PHM等）和新型架構類工業(yè)軟件。

工業(yè)軟件，是工業(yè)制造的大腦與神經(jīng)。然而，在卡脖子的名單里，工業(yè)軟件同芯片一樣，成為我國邁向制造強國的短板。例如，研發(fā)設計類軟件中，PLM作為主要的軟件，達索和西門子PLM產(chǎn)品在技術和市場上大幅領先，Synopsys、Cadence及Mentor幾乎壟斷國內(nèi)EDA市場。國產(chǎn)EDA（電子設計自動化）與發(fā)達國家EDA工具相比，在性能上（如工具完整性、穩(wěn)定性、工藝設計等）仍存在代際差距。國產(chǎn)CAD軟件雖然出現(xiàn)了中望3D、SINOVATION等國內(nèi)領先產(chǎn)品，但在功能上與國外軟件相差較大。

在研發(fā)設計類軟件上，我國短板較為明顯，根據(jù)《中國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)白皮書（2020）》數(shù)據(jù)，我國研發(fā)設計類工業(yè)軟件國產(chǎn)化率僅為5%，95%依賴進口。

此外，生產(chǎn)控制軟件，外資主導EMS市場，國內(nèi)生產(chǎn)的控制類軟件多用于能源、鋼鐵、石化等流程行業(yè)，如和利時、中控技術、國電南瑞、寶信軟件等都具備一定優(yōu)勢，但是汽車、電子等離散工業(yè)MES上，西門子、GE、霍尼韋爾等外資優(yōu)勢明顯；運營管理類軟件，國內(nèi)市場以ERP為代表的信息管理類軟件已經(jīng)具備較高滲透率，如用友、浪潮等。

·   工業(yè)操作系統(tǒng)

無論是“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、還是工業(yè)“4.0”，還是我國提出的“中國制造2025”智能制造等戰(zhàn)略均指向一個方向，即通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型提高制造水平。因此，將人、數(shù)據(jù)、機器連接起來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)乘勢而起，與之相伴的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)應運而生。

研發(fā)出一款國產(chǎn)操作系統(tǒng)，像微軟Windows系統(tǒng)和谷歌的安卓系統(tǒng)及蘋果ios系統(tǒng)一樣廣為人用難度極大。目前，在手機端領域，華為的鴻蒙操作系統(tǒng)已經(jīng)上線HMS，且發(fā)展迅速。在PC領域，國內(nèi)計算機操作系統(tǒng)很多，如凝思磐石、銀河麒麟、中標麒麟、統(tǒng)信UOS等，但由于操作系統(tǒng)普及度還不夠高，應用生態(tài)匱乏，大多適用于軍工、事業(yè)單位等保密性和安全性要求較高的單位。

工業(yè)操作系統(tǒng)是用于工業(yè)智能制造領域的操作系統(tǒng)，應用于高端機床、數(shù)控系統(tǒng)、機器人等。

然而，一直以來我國的工業(yè)操作系統(tǒng)實際上是被國外壟斷的，我國工業(yè)企業(yè)巨頭們在一定程度上高度依賴國外操作系統(tǒng)，如西門子、發(fā)那科、ABB、羅克韋爾自動化等巨頭研發(fā)出來的實時工業(yè)操作系統(tǒng)，以及主流的VxWorks和QNX操作系統(tǒng)。

經(jīng)過不懈努力，在工業(yè)操作系統(tǒng)領域也不斷傳來好消息，如華為的鴻蒙礦山操作系統(tǒng)礦鴻進軍工業(yè)領域，國訊芯微研發(fā)出最新NECRO QIUNIU工業(yè)操作系統(tǒng)，樹根互聯(lián)的根云平臺、海爾卡奧斯推出的BaaS系統(tǒng)、中控藍卓發(fā)布的supOS工業(yè)操作系統(tǒng)等等。

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除此之外，在工業(yè)領域，我國越來越多的卡脖子技術正在逐步被攻破并實現(xiàn)國產(chǎn)化。然而，核心技術實現(xiàn)從無到有的轉(zhuǎn)變是遠遠不夠的，實現(xiàn)從有到精的飛躍才能徹底擺脫被卡脖子的困境。

事實證明，唯有自己強大了，才能徹底打破國外對我國的技術封鎖，從而保障我國工業(yè)信息安全和國家安全。國產(chǎn)替代，道阻且長，相信在國家政策的力推下，以及企業(yè)、研究機構、市場等共同努力之下，工業(yè)領域關鍵技術一定會實現(xiàn)更大突破，助力我國向智造強國的轉(zhuǎn)變。