五年前,美国制裁中兴的消息传来(2018年4月16日),举国哗然。三天后,《科技日报》持续三个月推出系列文章,报道了制约我国工业发展的35项“卡脖子”技术,包括芯片、操作系统、触觉传感器、真空蒸镀机、医学影像设备元器件等,涉及多个领域,引起社会的广泛关注与讨论,此后更在科技界掀起了“卡脖子”技术的攻坚浪潮!
如今五年过去了,那些“卡脖子”技术还卡我们吗?经逐项检索公开资料,对比权威信息,目前我国至少已经攻破了21项关键技术,其他技术正在攻关或因其他原因而尚未完全公开。
说起这些被卡脖子的关键技术,我们很多人都知道有光刻机和芯片,其实远不止这些关键技术,我们盘点几个不为大众熟悉的关键技术。
一、水下连接器
这项技术恐怕是大众最为陌生的35项“卡脖子”核心技术之一。但要是提到深海载人潜水器,大部分的科技爱好者们都会知道我国目前已拥有“蛟龙”号、“深海勇士”号、“奋斗者”号三台深海载人潜水器。
2020年11月,“奋斗者”号载人深潜器成功下潜10909米海底,创造了中国载人深潜的新纪录,这也是世界上首次同时将3人带到海洋最深处。这次创纪录的背后,就与上海一家民营科创企业“上海蓝梭电子科技有限公司”有关。蓝梭科技通过自主研发形成的全海深光、电水密连接器传输组件,助力“奋斗者”号全海深载人潜水器和“沧海”号全海深视频直播着陆器,于马里亚纳海沟成功联合作业。在此次的万米双潜任务中,实现了连续、多次的全海深工程作业及实际应用,累计十余次超过万米水深作业,保持良好的光电信号传输稳定性,顺利完成了“奋斗者”号载人潜水器与“沧海”号视频直播着陆器的万米双潜拍摄及通信任务。此次海试的成功,标志着我国海洋工程技术迈进了世界领先水平。
水下连接器组件是海洋实力发展非常重要的部件之一,如果将各类水下设备、仪器比作人体的终端器官,水下连接器组件就好比动静脉、精神网络及关键的传输中枢,对水下生产、科研系统的建设、运行和维护有着不可替代的作用。随着海上石油、天然气开采和海底观测网建设,原来“小众”的水下连接器组件有了更多舞台。
水下连接器的特殊之处主要体现在三个方面,一是稳定光电传输性能,二是耐高水压性,三是在海洋复杂环境下的耐受性以综合机械应对性。整个元器件的开发要结合长期的技术沿袭及核心突破、反复的实验验证及大量的工程经验积累。
蓝梭科技是一家光电传输技术解决方案提供商,产品主要应用于海洋装备系统、仪器设备间的光、电数据信号与电能传输。
公开资料显示,蓝梭科技是我国自主研发用于“深海勇士”号载人潜水器、“奋斗者”号全海深载人潜水器等大国重器的水密连接器传输组件及相关海工附件的主要国内配套单位。其核心技术团队牵头承研及参与过多项海洋元器件领域国家重点科研攻关项目,为国内的海洋领域元器件技术发展做出了突破性贡献。
二、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,五年前,国货几乎没有话语权。
而五年过去后,根据CN10/CNPP品牌数据研究部门推出的“2023年激光雷达十大品牌排行榜”显示,前十大品牌分别为:VALEO法雷奥(法国)、禾赛科技(上海)、速腾聚创(深圳)、华为(深圳)、LIVOX(深圳)、Innovusion(苏州)、Velodyne Lidar(美国)、OUSTER(美国)、一径科技(北京)、万集科技(北京)。也就是说,前10名中,有7家来自中国,可见我国在这个领域,已经迎头赶上。
2023年3月,国内激光雷达企业速腾聚创RoboSense宣布,其激光雷达MEMS振镜模组通过了AEC-Q100认证,成为目前全球唯一通过该车规级认证的激光雷达扫描器件。而随着市场的发展,中国品牌或将成为榜首。
三、手机射频器件
手机的射频器件,好比部队的无线电兵,通信全靠它。中国是世界最大的手机生产国,但在五年前,却造不了高端的手机射频器件,这需要材料、工艺和设计经验的踏实积累。
2018年,射频芯片市场150亿美元;高端市场基本没有国货,被Skyworks、Qorvo和博通3家垄断,高通也占一席之地。多年以来,这几家的产品已经很有口碑,性能很稳定。所以大手机公司比如苹果、华为和三星等等,基本都用它们的。
射频器件的另一个关键元件——滤波器,国内外差距更大。手机使用的高端滤波器,几十亿美元的市场,完全归属Qorvo等国外射频器件巨头。
2022年3月,我国著名的半导体公司富满微宣布,先前已经实现量产的5G射频芯片已经开始批量供货。此外,华为也开始出售5G内置射频芯片的手机壳。这标志着我国彻底突破了手机射频器件核心技术。
2023年3月,国内的射频模组解决方案商升新科技宣布推出新一代高集成射频前端模组(Phase8 L-PAMiD)产品FCX62985,这是国内首颗Phase8 L-PAMiD。L-PAMiD是集成多个通路PA/LNA/滤波器/多工器/开关及控制器的射频前端芯片,是射频前端市场价值最高也是综合难度最大的部分。手机终端厂商的高端机型、旗舰机都需要L-PAMiD这类型的产品,品牌客户的关注度较高。行业评论认为,FCX6298芯片的推出,结束了高端射频前端芯片在国产替代方面的空白。
四、掘进机主轴承
世界都知道中国是“基建狂魔”,而基建工程中最重要的大国重器“全断面隧道掘进机”(又称“盾构机”)的整机制造能力,也已接近世界最先进水平,然而最关键的主轴承全部依赖进口。
主轴承有掘进机的“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。在地下密闭的工作空间,主轴承还因长时间连续工作产生摩擦热,温度从20摄氏度最高升至120摄氏度。这种工况,对掘进机主轴承的可靠性指标要求十分严苛。
因技术含量高,单个主轴承成本约占掘进机的1/20左右,是掘进机所有零件中最值钱的。
在2018年时,世界上能研制掘进机主轴承的企业仅四家,分别是德国的罗特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF,其中,罗特艾德占有全球全断面隧道掘进机领域绝大部分市场份额。
2022年4月,由中铁装备设计制造的我国首台全国产3米级主轴承盾构机“中铁872号”在苏州破土而出,标志着我国首台全国产3米级主轴承盾构机顺利完成地下掘进任务。
为了解决掘进机主轴承这一“卡脖子”难题,早在2015年,由中铁装备联合国内主轴承、减速机技术优势企业——洛阳LYC轴承有限公司和郑州机械研究所,组成“国家队”,带头攻坚。2020年5月首批国产化6米级常规盾构3米直径主轴承、减速机通过试验检测,标志着我国盾构机核心部件国产化取得了重大突破。
而“中铁872号”在苏州轨道交通6号线的成功应用,验证了国产盾构机主轴承的稳定性和可靠性,标志着国产盾构机主轴承向全面推广使用迈出了关键一步。
据介绍,中铁装备紧扣产业链供应链部署创新链,积极构建上下游产业协同联动的关键共性创新平台,目前已攻克了3米级主轴承、大排量泵、主驱动密封、可编制控制器PLC等多项隧道掘进机“卡脖子”关键核心技术,完成了41套样品样件的施工现场搭载应用,增强了产业链供应链自主可控能力。
除了上述几个,已经被我国攻克或者基本实现国产,不再受制于国外的“卡脖子”技术还有:芯片、操作系统、触觉传感器、真空蒸镀机、重型燃气轮机、ITO靶材、航空钢材、高端轴承钢、高压柱塞泵、高压共轨系统、微球、燃料电池关键材料、高端焊接电源、锂电池隔膜、超精密抛光工艺、数据库管理系统、扫描电镜。
当然,在某些领域,我们还无法达到世界最先进的水平,但是已经实现了从0到1,那么从1到10,到100,也是技术发展的必然,毕竟,我们自身就是一个巨大的需求市场,可以不断的推动各领域技术的发展和进步,最终让各项技术,都能进步到世界之巅!
