2020年中国亟待攻克的“卡脖子”技术清单
“中国制造不像我们想象的那么强大，西方工业，也没有衰退到依赖中国。我们的制造业还没有升级，制造业者已开始撤离。”在向服务业转型的口号声中，工业和信息化部部长苗圩按捺不住说了真话，那么，亟待攻克的核心材料、技术有哪些？
目前，信息技术之外，中国“卡脖子”的核心技术集中在高端制造及新材料领域，光刻机便是高端制造之一。
“卡脖子”技术清单：
1、航空发动机短舱、适航标准、重型燃气轮机
2、机器人领域，核心算法及触觉传感器
3、激光雷达
4、高压柱塞泵
5、医学影像设备元器件
6、扫描电镜
7、真空蒸镀机
8、iCLIP技术
9、高压共轨系统
10、透射式电镜
11、掘进机主轴承
12、微球
13、水下连接器
14、高端焊接电源
15、超精密抛光工艺
16、触觉传感器
17、顶级光刻机
18、尖端光刻胶
1、航空发动机短舱、适航标准、重型燃气轮机
航空发动机的制造难度堪比光刻机，被称现代工业“皇冠上的明珠”，只有能够独立制造航空发动机的国家，才是真正的工业大国。世界上只有中国和美、英、法、俄等少数几个国家能自主研发航空发动机。
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。短舱需要将发动机包覆，减少飞行阻力；其进气道还要具有防、除冰的能力；飞行中，要保护发动机不受干扰正常工作；在地面，需要做到方便发动机的维护和维修，一旦短舱有损，飞行中可能会引起发动机严重事故。短舱越大技术难度越高，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。
一款航空发动机要想获取一张放飞证，必须经过一套非常严格的“适航”标准体系验证，即适航标准，涵盖设计、制造、验证和管理。但目前在国际上，以美国联邦航空管理局（FAA）和欧洲航空安全局（EASA）的适航审定影响力最大，认可度最高。尽管在规章要求层面，中国与FAA基本一致，但由于国产航空发动机型号匮乏，缺乏实际工程实践经验，使我国适航规章缺少相应的技术支撑。实际型号的适航验证工作，成为被卡在别国空域之外的关隘。
燃气轮机广泛应用于舰船、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。与中国合作都附带苛刻条件：设计技术不转让，核心的热端部件制造技术也不转让，仅以许可证方式许可本土制造非核心部件。没有自主化能力，意味着我国能源安全的重要一环，仍然受制于人，存在被“卡脖子”的风险。
2、机器人领域，核心算法及触觉传感器
中国已经连续5年成为世界第一大机器人应用市场，但高端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，已经被美的集团收购）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，但高端机器人一般同时有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。
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。
3、激光雷达
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。
4、高压柱塞泵
液压系统是装备制造业的关键部件之一，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，都离不开液压系统。高压柱塞泵是高端液压装备的核心元件，被称作液压系统的“心脏”。
中国液压工业的规模在2017年已经成为世界第二，但产业大而不强，尤其是额定压力35MPa以上高压柱塞泵，90%以上依赖进口。国内生产的液压柱塞泵与外国品牌相比，在技术先进性、工作可靠性、使用寿命、变量机构控制功能和动静态性能指标上都有较大差距，基本相当于国外上世纪90年代初水平。
5、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。
6、扫描电镜
扫描电子显微镜，一种高端的电子光学仪器，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%。
7、真空蒸镀机
OLED面板制程的“心脏”。日本Canon Tokki独占高端市场，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精准度。
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。（）
8、iCLIP技术
iCLIP是一种新兴的实验技术，是研发创新药的最关键的技术之一。它的发明，让人们抛弃精密的观测仪器，也能确定RNA（核糖核酸）和蛋白质在哪个位置“交汇”，甚至可以读出位点“密码”。iCLIP技术难，犹如万千人海中找一个人，要从几十亿个碱基对找到一个或几个确定的结合点，精确度可想而知。国外研究团队已在此领域展开“技术竞赛”，研究论文以几个月为周期轮番上涨。国内实验室却极少有成熟经验。
9、高压共轨系统
电控柴油高压共轨系统相当于柴油发动机的“心脏”和“大脑”，其品质的好坏，严重影响发动机的使用。柴油机产业是推动一个国家经济增长、社会运行的重要装备基础。中国是全球柴油发动机的主要市场和生产国家，而在国内的电控柴油机高压共轨系统市场，却被德国、美国和日本等企业占据了绝大份额。和国外先进公司的产品相比，国产高压共轨系统在性能、功能、质量及一致性上还存在一定的差距，成本上的优势也不明显。
10、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。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。
11、掘进机主轴承
主轴承，有全断面隧道掘进机的“心脏”之称，承担着掘进机运转过程的主要载荷，是刀盘驱动系统的关键部件，工作所处状况十分恶劣。与直径仅有几百毫米的传统滚动轴承相比，掘进机主轴承直径一般为几米，是结构最复杂的一种轴承，制造需要上百道工序。
就掘进机整机制造能力而言，国产掘进机已接近世界最先进水平，但最关键的主轴承全部依赖进口。德国的罗特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF占据市场。
12、微球
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，在两块玻璃面板的缝隙里，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、食品安全检测、疾病诊断、生物制药、环境监测……许多行业都会陷入窘境。
仅微电子领域，中国每年就要进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达到全球的33%，产业规模约千亿美元，位居全球第一。但这面板中的关键材料——间隔物微球，以及导电金球，全世界只有日本一两家公司可以提供。这些材料也像芯片一样，给人卡住了脖子。
13、水下连接器
除了船舶、遥感卫星，海底观测网已成为第三种海洋观测平台——通过它，人类可以深入到水下观测和认识海洋。如果将各类缆系观测平台比作胳膊、腿，水下连接器就好比关节，对海底观测网系统的建设、运行和维护有着不可替代的作用。目前我国水下连接器市场基本被外国垄断。一旦该连接器成为禁运品，整个海底观测网的建设和运行将被迫中断。
14、高端焊接电源
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。
15、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”。目前，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。
16、触觉传感器
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。可见，对卖方而言，工艺门槛太高；对买方而言，国产货没有障。“一个向左、一个向右”的局面，形成了依赖进口、内生乏力的恶性循环。
除了生产工艺，材料纯度也是从实验室到工业生产的“扼咽之处”。日渐复杂的技术也让国产产品落得越来越远。
17、顶级光刻机
指甲盖大小的芯片，密布千万电线，纹丝不乱，需要极端精准的照相机——光刻机。光刻机精度，决定了芯片的上限。高精度光刻机产自ASML、尼康和佳能三家；顶级光刻机由ASML垄断。
我们国家的光刻机主要是以上海微电子设备研究所（SMEE）的为主，它做的是国内比较先进的了，它的SMEE200系列光刻机只有90nm.其它的就更不能提了，例如合肥芯硕半导体公司都只能够拥有200nm工艺。
近期，上海微电子装备(集团)股份有限公司传来好消息，将在2021-2022年交付第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机。国产光刻机将从此前的90nm工艺一举突破到28nm工艺。
但相比之下，国外已经做到了十几纳米。ASML的EUV光刻机更是已经达达到7nm,甚至5nm.
18、尖端光刻胶
假如我们把光刻机比作一把菜刀，那么光刻胶就好比是要切割的菜，没有高质量的菜，即使有了锋利的菜刀，也无法做出一道佳肴。光刻胶是整个光刻工艺的重要部分，也是国际上技术门槛最高的微电子化学品之一，主要应用在集成电路和平板显示两大产业。
光刻胶的研发，关键在于其成分复杂、工艺技术难以掌握。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、最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。
在光刻胶研发上，我国起步晚，2000年后才开始重视。近几年，虽说有了快速发展，但整体还处于起步阶段。事实上，工艺技术水平与国外企业有着很大的差距，尤其是尖端材料及设备都仍依赖进口。
结语：
核心技术是国之重器，上述所列项目都是该领域的核心技术或核心部件。如果像芯片一样，国外对我国进行卡脖子，那么对该行业是致命威胁。
我国虽然已成为制造业第一大国，但大而不强的问题依旧存在，尤其是在部分高端制造领域，与欧美国家差距较大。期盼着不远的将来，我们不仅仅是制造业大国，也能成为制造业强国，早日解决高端制造等关键领域“卡脖子”的隐忧。
本文综合科技日报、数据宝报道。
