精密仪器是推动科技创新的重要引擎,无处不在地应用于材料科学、生命科学、能源科学等诸多领域。
然而,这个至关重要的行业却长期被美国、日本等发达国家所垄断,中国企业在该领域举步维艰, 甚至连山寨版都无法仿制。
美日垄断精密仪器行业
长期以来,高端精密仪器生产商主要集中在美国、日本和德国等发达国家,他们在这个关键领域牢牢掌控着行业话语权。以医疗领域为例,日本就已做到了登峰造极的地步。
当前,全球唯一能精准治疗癌症和肿瘤的重离子束放疗设备出自日本之手。
该项尖端装置不仅获得联合国认证,就连欧美贵族也慕名而来,争相使用这种免疫疗法。
此外,国内医院对血液分析的标准,也是参照日本知名企业希森美康公司的产品制定的,可见日本在医疗诊断领域的领先地位。
除医疗外,日本在光学仪器制造方面也是当之无愧的佼佼者。全球高端电子显微镜市场,日本品牌与美国品牌遥遥领先于其他国家。
凭借超卓的光学设计和镜片制造技术,他们研制出世界独一无二的探测天文望远镜,目前正在国际空间站上运行,用于探测外星系的高能量信号。
在与光学密切相关的衍射光栅领域,日本企业更是占据了绝对优势地位。
他们掌握世界最高级别的刻画技术,刻画精度高达10000线/毫米,其他国家望尘莫及。这些优秀的光栅产品广泛应用于天文、医疗、通讯等诸多领域。
在扫描仪和半导体装备制造方面,美国企业也占据重要一席。
众所周知,中国曾经进行过规模空前的人口普查,所有复杂的数据处理都离不开美国富士通公司提供的企业级扫描仪和OCR技术支持。
此外,半导体制造的核心环节蚀刻机市场,美国泛林半导体的产品份额就高达一半以上,日本东京电子也占有20%的份额。
无论是制造芯片还是其他半导体器件,都难以绕开这两家企业主导的技术标准和价格体系,反映出被动局面的严峻性。
美日两国之所以能在精密仪器行业占据优势地位,与它们的工业发展曲折历程存在着千丝万缕的关系。
二战时期,为满足大量军工需求,美国政府不遗余力地支持了相关行业的发展。直至今日,美国在这个传统优势领域仍保持着规模和技术的双重领先。
而二战战败后,日本曾一度陷入低迷期,是美国出于战略考虑,将一批制造业转移到日本,才使其工业重新焕发生机。这一做法也为日本后来在精密仪器等领域的崛起奠定了基础。
与此形成鲜明对比的是,当时中国正陷入内忧外患的艰难阶段,自然难以在这个专门领域上有所作为。
即便到了后来的发展时期,我国在精密仪器制造业也长期处于被动挨打的境地。
这固然与国内产业链条的缺陷有关,但更重要的是,美西方发达国家对我国实行了技术封锁,加之国内企业自身创新动力不足,导致我国在这个领域一直无法占据有利位置。
在技术水平上,我国与发达国家也存在明显差距。例如半导体光刻机领域,国产设备的分辨率仅为90纳米,而国外先进水平已经达到5纳米以下。
即便在一些传统领域,国内企业的设计能力和工艺水平也远远落后于国际巨头。
此外,精密仪器制造业对创新能力的要求极高,但国内企业的技术创新能力普遍不足,缺乏引领行业发展的杰出人才和团队。
大量核心技术仍需要依赖国外,自主创新能力有待加强。
面对著名的"卡脖子"困境,国内企业正在努力实现自主可控。但要在这个关键领域实现突破,却又难免步履维艰,任重道远。
突破精密仪器"卡脖子"的道路
面对"卡脖子"的困境,中国正在采取多管齐下的举措,全力突破这个制约国家发展的难题。
要从根本上解决精密仪器领域的滞后问题,理论研究的重要性不言而喻。
毕竟,理论创新是技术创新的源头活水,只有打通基础研究这一关键,我们才能不断拓展应用研究和工程化应用的广度和深度。
以光学为例,虽然我国在传统光学领域已有不小建树,但在新型光波马赛克、超分子光谱等前沿理论方面却长期滞后。
这直接制约了我国在新型光学器件、光子芯片等领域的创新能力。
而在材料科学方面,我国企业在高强度合金材料、特种陶瓷材料等方面长期依赖进口,缺少自主知识产权,成为严重的制约因素。
要在超精密加工和高端检测仪器领域取得突破,材料科学理论的提升将发挥巨大推动作用。
鉴于此,近年来我国持续加大了这些基础学科的投入力度。
要在关键领域实现弯道超车,单靠市场力量是远远不够的。在这个过程中,政府的战略导向和支持至关重要。
在政策层面,国家正在加快完善相关法律法规,营造有利于精密仪器产业发展的制度环境。
一方面加大知识产权保护力度,为企业创新注入动力;另一方面,在财税、金融等层面给予政策优惠,为企业腾挪更多资源。
与此同时,政府部门还在积极培育和扶持一批龙头骨干企业。
这些企业凭借较强的技术实力和良好的市场表现,将在本行业内发挥带头作用,引领中国精密仪器产业的发展。
除了企业支持,更为重要的是推动产业链条的完善布局。目前,我国精密仪器产业链中的诸多环节仍存在断层,导致整个生态系统运转效率低下。
与政策同等重要的,则是资金的大规模注入。近年来,国家不断加大了对该领域的财政投入,从中央到地方都有大笔资金用于基础设施建设和重点项目支持。
此外,国家还鼓励社会资本参与进来,充分发挥资本市场的力量。一些在精密仪器领域具有优势的上市公司,已先后获得不同程度的投融资支持,资金实力持续增强。
可以说,人才是推动精密仪器创新发展的根本动力。没有高水平的人才队伍,任何投入都将事与愿违。鉴于此,国家正在从多个层面加大对人才的培养和引进力度。
针对国内教育体系存在的不足,我们正在全面加强基础学科人才的培养。在中小学教育阶段,理工科的教育比重将进一步提高,为后续高等教育和职业培训打好坚实基础。
在高等院校中,光学、材料、微电子等涉及精密仪器的专业也在不断扩招,提高培养规模。
我们还在大力推行产教融合的办学模式,加强校企合作,让理论教学和实践训练紧密结合,提高毕业生的应用能力。
除了培养基础人才,国家更是对拔尖创新人才的引进给予高度重视。
通过实施各类人才计划,我们正在从国内外广泛吸纳高端人才,打造跨学科、多层次的精英团队,组建具有国际先进水平的研发中心和实验室。
虽然在精密仪器制造业仍有不小差距,但中国在其他科技领域已经取得了令世人瞩目的巨大成就。这些硕果,无疑将成为我们在精密仪器领域突破的强心剂。
芯片被誉为"工业的粮食",是支撑现代科技的基石。长期以来,这个领域一直被国外巨头牢牢把持。
但在中国政府和企业的不懈努力下,我们终于在这个被视为"命门"的核心领域实现了突破。
以华为为代表的中国企业在芯片设计和制造方面已赶超世界一流水平。
2019年,华为自主研发的昇腾芯片震惊了全球,其计算能力和能效比已超越同期的英伟达和AMD旗舰产品。
紧接着,华为又推出了麒麟9000系列5g手机芯片,在5G基带、gpu等多个领域实现国内首创。
更值得骄傲的是,中国在7纳米制程芯片方面也实现了零突破。这项划时代的成就标志着我国终于跻身世界芯片制造最高行列,实现了受制于人的历史性反转。
预计未来几年,中国企业将在28纳米以下芯片领域保持领先地位,为更多产业注入新动能。
5G时代的到来,是人类文明发展的又一个里程碑。
它不仅将大幅提高个人通讯和家庭娱乐的体验,更将推动工业互联网、无人驾驶、远程医疗等广泛应用的普及,从而深刻改变经济社会发展模式。
在这个举足轻重的时代大潮中,中国企业无疑处于领先地位。
华为、中兴、爱立信等中国通信巨头,已掌握了全套5G技术标准的知识产权,屡次获得全球顶尖奖项,达到了世界一流水平。
结语
尽管在精密仪器和其他一些关键领域我国仍有一定差距,但上述成就已经说明中国具备了迎头赶上的坚实实力。
未来,只要我们继续保持战略定力,坚持自主创新,就一定能不断突破"卡脖子"问题,掌控更多关键核心技术。
信息来源
北京电子学会：世界顶尖精密仪器技术都掌握在哪些国家？
科技日报：近九成科学仪器依赖进口，“国货”如何突围
光明网：把科技发展主动权掌握在自己手里
