光刻机 卡脖子（除了光刻机还有哪四大领域被卡脖子）

一、工业软件领域

中国工业生产能力和工业出口规模长期领先于世界，特别是中国制造业增加值占世界市场份额的28%以上。值得一提的是，在联合国指定的所有工业大类和小类(41个工业大类、191个中等大类和525个小类)中，中国拥有最完整的工业大类，中国有很多企业被称为重量级选手。但是，中国工业企业要想真正做大做强，还有一个无法回避的关键短板：——工业软件。

目前国内最大的工业软件企业属于华为技术。但即使华为很强大，在设计产品的时候还是需要美国三家软件公司Synopsys、Cadence、Mentor提供的EDA(电子设计自动化)软件工具。值得一提的是，美国软件公司的芯片设计极其复杂，芯片中有数十亿个晶体管。因此，他们的EDA工具的极端设计精度是难以取代的。

国内市场在核心的工业软件领域：CAD R&D和设计软件市场被法国达索、德国西门子、美国PTC和美国Autodesk占据了90%以上的份额，而国内的数字大方和中望软件仅占不到10%的市场份额。CAE仿真软件市场被ANSYS、ALTAIR、MSC等公司占领。即使在生产管理这种低技术含量的工业软件领域，高端市场也被德国SAP和美国ORACEL垄断了90%以上。

工业软件绝不是简单的IT软件，更不是普通的互联网公司。比如代码行数，世界上最大的软件公司不是微软，也不是SAP(德国领先的全球软件公司)，而是世界上最大的军火商美国的洛克希德马丁公司。

再来看三大行业，比如制造业：AutoCAD，proIE，ug，SolidWorks，建筑：AutoCAD，Revit，3dsMax，娱乐媒体：3dsMax，Maya，Autodesk Smoke。发现常用软件没有一个是我们开发的，都是国外软件公司的。

再比如AutoCAD，一个在国内各行各业几乎都在使用的软件。它是美国Autodesk(全球领先的设计软件和数字内容创作公司)的产品。几乎垄断了国内所有的CAD工具。值得一提的是，俄罗斯根本没人用AutoCAD，因为俄罗斯人用的是nanoCAD，是俄罗斯自己开发的CAD工具。

在工业软件领域，核心的缺失不亚于芯片技术的缺失。但是中国在管理软件和嵌入式开发方面做得很好。事实上，要想掌握工业软件的核心技术，就必须实现建模技术、虚拟仿真和数学运算，而这些完全依赖于数学算法，而这些算法需要长期的潜心研究和高端人才。

德国最大的工业软件公司仍然不是西门子，也不是大众，也不是蒂森克虏伯，而是SAP SE。虽然只是一家软件公司，但却是一家引领德国工业4.0国家战略的公司。虽然在2019年世界500强企业中仅排在第427位，但令德国人惊叹的是，世界500强中80%的公司都是它的客户。

著名的SAP(系统应用和产品)软件就属于这家公司的产品。是ERP(企业级资源计划)解决方案的开创者，也是全球排名第一的ERP软件。可以说，几乎每一分钟，SAP软件都在全球120多个国家的17.2万多家企业的机房中运行。有人说，一旦SAP的供应被切断，三分之一的芯片公司会死得很难看。

日本的工业软件发展比较差。世界第三大经济体日本，软件销量仅次于美国，因为日本没有知名品牌的工业软件。日本企业更愿意在制造业的硬件上下功夫，而不是花太多精力开发软件。日本人更喜欢外包软件开发。全球软件外包市场已达1000亿美元，仅日本就占十分之一。

可以说制造业的核心技术其实就是工业软件，包括：逻辑编程、数据建立分析、设备驱动、程序变更、传感器应用等。这些都依赖于软件技术。

德国西门子、美国GE、法国施耐德为了维持传统的垄断地位，在世界范围内疯狂收购工业软件公司。比如2016年11月，西门子以45亿美元收购全球三大电子设计自动化软件EDA之一的Mentor。

目前进入中国工业领域的重要工业软件，包括R&D CAD、CAE、CAM和CAPP，信息管理ERP、CRM和HRM，生产控制MES、PCS和PLC，合计占比近40%。此外还有60%的嵌入式软件(嵌入特定设备的专用软件)，因为工业企业对工业智能终端、工业传感器、工业自动化设备的需求巨大。到目前为止，可以说几乎每一个工业产品的生产，每一个工业设备的上线运行都是首先来自工业软件，然后才是最终的实体产品和运行实体。

中国工业发展的最大瓶颈是工业软件，工业软件企业的发展水平和瓶颈会成为下游企业的制约因素。比如中国核电技术已经达到世界一流的实力，尤其是国产华龙核电系统已经走向世界。但据业内人士透露，核电系统的软件是德国西门子的NX软件(西门子提供的产品工程解决方案，NX软件设计的模型和制造过程的管理起到很大作用。

例如，在航空航天工业中，由美国分析图形公司开发的STK分析软件已经使用了很长时间。STK可以支持航天任务的全过程，包括设计、测试、发射、运行和任务申请。目前，STK的最高版本是11.0。所以工业软件往往被称为我国工业企业的“短板中的短板”，需要我们在这个领域努力赶超。

在CAD R&D和设计领域，法国达索、德国西门子、PTC美国和Autodesk美国在中国的市场份额超过90%，而国内数字大方、中望软件和盛大华天的市场份额不足10%，神舟航天和金航数码仅在航天领域有一定的市场份额。

在CAE仿真软件领域，美国公司ANSYS、ALTAIR和NASTRAN占据了95%以上的市场份额。但目前国内软件企业开始在汽车研发、建筑CAD等领域发起轰轰烈烈的冲击。

在生产管理领域，德国的SAP和美国的ORACEL占据了90%以上的高端市场，而中国的用友和金蝶只占据了80%左右的低端市场。

值得一提的是，德国SAP公司的营收水平高达250亿欧元，一度超过国内同行用友网络15倍以上。在生产控制领域，西门子、施耐德、GE、罗克韦尔也有明显优势。国内的南瑞、宝信、石化盈科因为在电力、钢铁冶金、石化行业有多年的积累，有一定的竞争力。

EDA被认为是工业软件的前沿领域。制约我国集成电路芯片技术升级的主要因素之一是EDA。值得一提的是，Cadence、Synopsys和Mentor三家美国软件公司占据了全球EDA行业收入的70%以上。

EDA主要用于芯片设计，设计成本持续增加。另外，技术精度的每一次迭代，30%-50%的软件代码需要重写，软件形成的瓶颈是关键的限制因素。

国内软件公司擅长管理软件(如办公软件、财税软件)，工程软件明显较弱。目前国内80%的规划软件、50%的生产软件、95%的服务软件仍然无法自主控制。

什么是工业软件？指应用于工业领域的软件，包括系统、应用、中间件、嵌入式系统等。一般来说，工业软件分为编程语言、系统软件、应用软件和介于两者之间的中间件。其中，系统

工业应用软件包括三类：

1、支持产品R&D和创新的工具和管理软件，即产品创新的数字软件领域。

包括：1)CAD(计算机辅助设计，包括MCAD和ECAD，计算机辅助机电设计)；2)CAE(工程模拟)；3)CAM(计算机辅助制造)；4)CAPP(计算机辅助工艺规划)；5)EDA(电子设计自动化)；6)数字化制造；7)PDM/PLM(产品数据管理/产品生命周期管理)，

以及其他专用软件，如公差分析、软件代码管理(CASE/ALM)、MRO(大修维护管理)、3D浏览器、实验数据管理、设计成本管理、设计质量管理、3D模型检查、可制造性分析等。

2、支持业务运营的管理软件(管理软件)的各个领域

包括ERP(企业资源计划)、MES(制造执行系统)、CRM(客户关系管理)、SCM(供应链管理)、SRM(供应商关系管理)、EAM(企业资产管理)、HCM(人力资产管理)、BI(商业智能分析)、APS(高级生产调度)、LIMS(质量管理系统)、PM(。ERP是从MRP(物料需求计划)和MRPII(制造资源计划)发展而来的。

3、支持设备和自动化生产线的控制、数据采集和安全操作的工业控制软件领域。

包括APC(先进过程控制)、DCS(分布式控制系统)、PLC(可编程逻辑控制)、SCADA(数据采集与监控系统)、组态软件、DNC/MDC(分布式数控与机器数据采集)、工业网络安全软件。其中，DCS、PLC、SCADA的控制软件与硬件设备紧密结合，是工业物联网应用的基础。

二、重型燃气轮机领域

重型燃机被称为制造业之冠！原因在于它是技术复杂程度最高的工业产品之一，也是中国发展制造强国道路上的征服方向。

燃气轮机分为重型燃气轮机、中小型燃气轮机和微型燃气轮机。重型燃气轮机通常设计用于工业发电，而中小型燃气轮机通常用于航空或船舶的调峰、压缩机和电力系统。中小型陆地燃机可分为工业燃机和航空燃机。

欧美的船用燃气轮机一般都是航空转燃烧的产品，而前苏联的大部分产品都是专门为船舶开发的。所以前苏联的船用燃气轮机的尺寸往往介于欧美和工业燃气轮机之间。所以重型燃机的技术和航空燃机有很大的区别，两者不能简单转换。

2019年上半年，全球前四大燃机制造商占发电用燃机市场的49.66%，西门子占26.13%，三菱日立占12.36%，安萨尔多占6.41%。目前世界上能生产出最高水平的只有这四种燃气轮机。

重型燃气轮机的级别越高，热效率越高。E级燃气轮机单循环热效率约为34%，联合循环热效率约为53%。F级单循环38%左右，组合循环57%左右。效率越高，意味着同样的能量将能够获得更多的电力，这是船舶、电厂等的一个关键指标。

中国东方电气公司已经生产了70多台300万千瓦的燃气轮机。虽然国产率达到了80%，但核心的20%买不到，也没有人转让这些技术。毫无疑问，这些核心技术制约了中国向更高层次的进步。自此，东方电气完全自主研发了50MW重型燃机，为今后研发更大的燃机奠定了重要基础。

此前，世界上只有美国、德国和日本能够自主研发重型燃气轮机。重型燃气轮机的R&D和制造水平往往在很大程度上代表了一个国家的重工业水平。因为在研发中，重型燃机不仅注重性能，更强调性价比，必须能够给电厂和其他用户带来良好的效益。

幸运的是，中国成功研制了50兆瓦重型燃气轮机，实现了F级50兆瓦重型燃气轮机从无到有的突破。我国逐步完善了重型燃机三大系统建设，实现了样机设计、设备制造、试验交付三位一体。中国也成为世界上第五个完全掌握重型燃气轮机设计制造技术的国家。

三、高端电容电阻场

中国是基本电子元件的最大市场，每年消耗数万亿的电阻和电容。最好的消费级电容和电阻来自日本。

电容和电阻是电子行业的黄金配角。电容市场一年200多亿美元，电阻也在100亿美元量级。这个市场的头号“玩家”是日本人，占据了一半以上的市场份额，特别是以村田、TDK等企业为代表。中国台湾省排名第二，而中国大陆的产品大多属于低端。

电子工程师、雷迪航科(北京)科技有限公司总经理曾表示，“在军用层面，国产电阻和电容可以满足需求，但一些特殊定制的电阻也可以由国内公司生产。我们在消费级和量产组件上和日本相比有差距。国内企业相当于“什么都会炒，但不能保证每次都是一样的味道。"

容性电阻最大的用户来自手机、电脑、家电、汽车等消费电子领域。高端电容电阻方面，最重要的是同一批次尽量一致。日本在这方面做的最好，国内企业差距很大。

一批基础电子元件可以生产一百万件，这对质量控制极其重要。比如某个电容不达标，可能会让手机充电变慢。所以全球各大品牌手机往往只采购大厂的电容电阻。

日本MLCC产品可达1000层，中国产品可达300层左右。所谓MLCC(多层片式陶瓷电容器)是消费电子行业使用最多的基础元器件，也是日本企业的强项，因为日本的MLCC产品可以达到1000层。

国内某行业资深电子工程师曾说，“MLCC就像一千层糕点，只是小很多。”MLCC只有米粒大小，是一个内部带有电极的陶瓷块，由几百层陶瓷和几百层金属层叠而成。电容器的原理是两个电极被绝缘介质夹在中间来储存电荷。并且电介质层越薄，电容值越大。

制作MLCC有点像摊煎饼：用刮刀将陶瓷粉末浆料刮成1微米左右厚的涂层，再涂上一层金属粉末浆料，陶瓷介质上贴上电极。之后层压一大片，烘干，烧成瓷器。

如果陶瓷糊和电极糊不匹配，干燥时会“起皮”；干燥过快会产生裂纹，干燥不彻底也会产生缺陷；瓷器要接触特殊气体；冷却后不会开裂。哪个环节不到位，产品就可能大比例不达标。客户的要求是允许一百万台MLCC失败。重要的是，MLCC非常脆弱。同样规格的产品，大品牌可能细节更好，不容易被机械损坏。

值得一提的是，始终坚持基本R&D的日本巨头企业，始终关注高端，专注利润更大的高端市场。

据业内人士估计，随着手机越来越轻薄，频段越来越多，体积小、性能好的元器件数量会大大增加。iPhone使用的MLCC是手机中最多的，而lat

根据《日经亚洲评论》之前的报道，在5G智能手机的供应方面，世界上的电子设备制造商之间存在激烈的竞争。其中，日本制造商，尤其是在4G产品中拥有稳固市场份额的制造商，希望通过MLCC的小型化技术保持对中国和韩国竞争对手的领先优势。

村田公司董事长村田恒曾说：“考虑到目前的芯片贴装技术，它的尺寸应该越小越好。”该公司的新型多层陶瓷电容器已经量产，成为智能手机的关键部件。

在智能手机中，MLCC起着储存和放电的重要作用，以维持电路中稳定的电流。村田新设备尺寸只有0.25mm x 0.125，是世界上最小的MLCC！然而，它的体积只有同类产品的五分之一，但它的储电能力却达到了惊人的十倍！

MLCC被放置在智能电话的整个电路板上。据统计，大约800个MLCC用于高端手机，但在5G手机中，这一数字高出20%。

英国技术研究专家、Omdia日本电子研究负责人Akira Minamikawa曾表示，由于其先进的小型化技术，日本MLCC制造商在竞争中比外国竞争对手拥有坚实的优势。“中国和韩国的竞争对手仍然无法‘复制’日本的MLCC，”他说。

事实上，5G智能手机比4G机型需要更多规格更严格的部件，以便更高的速度可以处理更大的吞吐量。因为空间是宝贵的，5G设备非常依赖于可以缩小部件并增强功能的技术。

手机里占空间最大的部件是电池。5G手机耗电量更大，可以更快地处理更多数据。由于设计尺寸的限制，5G手机需要容量更大、尺寸更小的电池。

日本TDK在中国和香港的子公司安普科技(Amperex Technology)曾占据全球智能手机锂离子电池市场30%的份额。TDK一直在开发叠层锂离子电池，以提高其小型化技术。

东京Techno Systems Research的研究员Mitsutaka Fujita曾表示，除了苹果和三星电子等传统客户，ATL还为中国和其他地区的中型制造商提供了越来越多的服务。他预测，今年ATL的市场份额将继续增长。

日本NEC的子公司日本航空电子工业(Japan Aviation Electronics Industry)正在研究制造无噪音连接器的新技术，并利用为航空航天应用开发的技术，在5G智能手机部件市场上获得优势。事实上，许多日本电子元件制造商可以自行开发材料和制造先进设备，并拥有无法模仿的核心技术，这使得世界上的竞争对手无法复制他们的产品。

南川明曾说：“中国和韩国的竞争对手将在未来十年缩小与日本竞争对手的差距，但由于日本制造商也将开发他们的技术，他们将无法轻松赶上。”

除了日本厂商在智能手机关键零部件上占据一定地位外，韩国三星等韩国企业控制着全球90%的有机发光二极管显示器市场。这些显示屏比LCD更薄，因此被越来越多的5G手机采用。目前，国内的BOE科技集团也试图从韩国竞争对手那里分一杯羹。

值得一提的是，许多美国公司是智能手机芯片技术的领导者。高通计划在2021年推出5G兼容处理器，专家表示，这将为低成本手机带来更快的网络标准。这将是高通最新的芯片组产品，高通正在稳步扩大其5G兼容产品组合。

日本的Kioxia是世界上唯一一家仍然屹立不倒的日本存储芯片制造商。与此同时，该公司正在为下一代存储器的大规模生产做准备，并利用大容量产品需求的预期增长。

综上所述，高端MLCC被海外市场所控制。从全球市场份额来看，日本厂商占据非常明显的领先优势。尤其是全球前十大MLCC厂商中，日本厂商在全球的市场份额约为50%，日本厂商在高端产品和核心原料陶瓷粉体技术方面领先于全球其他厂商，产能也大于其他地区。他们在行业内的话语权更大，技术优势非常明显。

日本村田公司是该行业的绝对领导者，市场占有率连续多年保持行业第一。重要的是它的产品规格和电容范围非常齐全，技术领先。早在2017年，其全球市场份额就达到了25.8%。

韩国MLCC制造商三星电子位居行业第二，2017年市场份额为21%。中国台湾省的郭巨和华信分公司也占据着重要的市场地位，郭巨的市场份额位居世界第三。大陆厂商风华高科2017年的市场份额仅为2.7%。

四、数控机床领域

中国自2003年以来一直是全球最大的数控机床消费国和进口国，但国产数控机床大部分是低端产品，90%的高端数控机床依赖进口，其中日本是主要来源国，约占三分之一。

所谓数控机床，是指装有程序控制系统，能使机床在编程系统的控制下加工零件的自动化机床。与传统机床相比，它具有加工精度高、对加工对象适应性强、生产效率高的优点，特别适用于航空航天、造船、汽车、铁路建设、国防和军工等行业。

数控机床行业属于资本密集型、劳动密集型和知识密集型三位一体的行业。中国曾经是世界上机床产量最大、采购量最高的国家，但机床销量并不高，尤其是高端机床领域。中国主要从美国、日本和德国等国进口机床。

根据新思捷产业研究中心发布的《中国高端数控机床行业市场深度评估及2020-2024年投资可行性咨询报告》，2018年中国高端数控机床国产化率约为7%，仍处于较小的状态。需求方面，2013年中国高端数控机床需求已经达到10%左右，2018年达到20%左右，与国产化率7%差距很大。2018年，中国高端数控机床市场规模为617.4亿元。

因为低端数控机床产品市场是国内企业集中竞争的领域，产品同质化程度很高，已经进入完全竞争状态。我们的数控行业，无论是技术水平还是成熟度，与发达资本主义国家相比都有明显差距。从产业成熟度来看，我国高端数控机床与国外的差距约为40-60年，相当于发达国家上世纪五六十年代的水平。而且中国一直处于制造业的底层，数控机床的产业化水平有待提高。

新思捷行业研究员认为，2020年的目标是当年实现1000套国产高端数控系统。国家发布的《中国制造2025》也强调，到2025年，我国关键工序数控化率由目前的33%提高到64%。中国数控机床市场需求非常广阔，政策支持力度非常大。重要的是有非常好的发展潜力，进口替代空间也大，但是需要时间。

在数控机床方面，日本的出口量一直位居世界第一。自1958年研制出第一台数控机床以来，日本政府长期以来通过规划和法规鼓励科研机构和企业大力发展数控机床，并提供充足的研究经费。值得一提的是，日本在机床零部件的配套上一直在向德国学习，在数控技术和数控系统的研发上也一直在向美国学习，最终日本取得了很大的成绩。自1978年以来，日本的数控机床产量和出口量一直位居世界第一。

美国是数控机床的发明者，它有很强的市场竞争力

原因是美国数控机床的进口需求还是很大的。早在2012年，数控机床的进口需求就一直超过金属加工机床。2013年，制造业回流带动的设备投资开始放缓，机床尤其是数控机床的差距开始缩小。

德国于1956年研制出第一台数控机床。此后，德国数控机床稳步发展。德国数控机床在传统设计制造技术和先进工艺的基础上，不断采用先进的电子信息技术，在叠加科研的基础上创新发展。

德国非常重视各种配套部件和数控系统的研发。从20世纪60年代起，德国西门子公司就开始涉足数控系统。目前，德国公司和日本发那科公司共同占据了80%的高端数控系统市场。值得一提的是，德国数控机床的主要机器部件，如机械、电气、液压、气动、光学、刀具、测量、数控系统等功能部件，在质量和性能上均居世界先进水平。2013年以来，德国机床工业产值增长了4%，总产值一度达到111.5亿欧元的最高纪录，尤其是在世界上，占18.9%。

近年来，中国无论是经济发展还是科技水平都取得了惊人的成就，中国是最大的发展中国家。在看到巨大成就之前，也要看到不足，不能妄自菲薄，还要努力赶超，最终实现中华民族的伟大复兴。

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