高端制造業(yè)的“底盤技術”到底是什么？干勇院士說清楚了

作者：宋婧來源：中國電子報、電子信息產業(yè)網

3月18日，以“把握時代新機遇，共建產業(yè)新體系” 為主題的首屆賽迪產業(yè)經濟論壇在京召開。中國工程院院士、中國工程院原副院長、賽迪學術委副主任干勇出席論壇，并以“高端制造及新材料產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”為題，發(fā)表主題演講。

信息技術與新材料是高端制造業(yè)的“底盤”

當前，全球制造業(yè)格局正在發(fā)生深刻變化。可以看到，發(fā)達國家正在重振制造業(yè)，爭奪和維護其全球產業(yè)鏈高中端位置。新興大國制造業(yè)邁向中高端，但結構轉型的過程艱難。資源富集國家被鎖定在產業(yè)鏈中低端，邁向產業(yè)鏈中高端舉步維艱?！耙粠б宦贰背h及國際產能合作正在促進世界經濟和產業(yè)再平衡。全球制造業(yè)服務化進程也在快速推進。

干勇在演講中指出，制造業(yè)已經成為國民經濟的主戰(zhàn)場。而新一代信息技術與新材料已經成為制造業(yè)的兩大“底盤技術”，正在支撐著我國制造業(yè)邁向高質量發(fā)展。

他認為，信息技術的爆發(fā)式發(fā)展即將引發(fā)一系列顛覆性創(chuàng)新。比如，連接將由5G向6G發(fā)展，以統(tǒng)一網絡協(xié)議滿足工業(yè)差異化連接需求；計算將由馮氏架構向多架構綜合發(fā)展，實現(xiàn)現(xiàn)場算力低成本，普適化；分析將由簡單智能向多元復雜智能發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)自決策、自優(yōu)化。

在干勇看來，基于信息技術的變革，新時代中國科技發(fā)展主體思路將圍繞以下五個方面展開：第一，新一代信息技術領域發(fā)展重點，主要是網絡安全與新型顯示、集成電路與第三代半導體；第二，先進制造領域發(fā)展重點，包括光刻機、高端數(shù)控機床、智能機器人、高性能醫(yī)療器械等；第三，新能源領域發(fā)展重點，包括氫能、光伏、風電、核能等；第四，生命科學領域，重點圍繞病毒學、病原微生物學等展開深入研究；第五，空天海洋技術領域，將啟動相關重大科技項目和國家實驗室布局。

在這樣的背景下，產業(yè)集群化、智能化成為制造業(yè)結構調整和轉型升級的主要路徑。干勇以鋼鐵產業(yè)為例做了分享?！颁撹F產業(yè)的產業(yè)集中度正在下降，所以我們在做智能化時，不能光注意一個車間、一條產業(yè)鏈，要注意整個行業(yè)的發(fā)展。”干勇建議，“在兼并重組之外，可以建立聯(lián)合生產運營一體化智能平臺，打造鋼鐵產能聯(lián)合體，以智能化平臺經濟體代替企業(yè)經濟體?！本W絡鋼廠就是以1個總部運營中心協(xié)同N個產業(yè)合作伙伴，這樣做不僅能夠提高鋼鐵企業(yè)綠色化智能化生產能力，還能夠抵御市場風險，提高資源利用率。他介紹說： “網絡鋼廠的核心亮點，可以為其他產業(yè)集中度和產業(yè)結構做出積極的推動作用，打下堅實的基礎。通過這種建立在互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)基礎上的鋼鐵行業(yè)新型集約化管理方式，大家可以共同控制合理的產能利用率、掌握市場。” 

此外，服務業(yè)是制造業(yè)的一個新的轉型發(fā)展方向。一方面，生活性服務業(yè)內容更加豐富，方式更加創(chuàng)新，市場化、精細化、優(yōu)質化養(yǎng)老服務成為主流；另一方面，生產性服務業(yè)與制造業(yè)加速融合，集群趨勢愈加明顯，服務方式呈現(xiàn)虛擬化、網絡化、外包化。干勇談到：“這是基礎制造業(yè)轉型的重要表征，有很大的市場空間。許多龍頭企業(yè)，比如三一重工、海爾集團等都在積極擁抱工業(yè)互聯(lián)網，成立工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，實施數(shù)據(jù)驅動創(chuàng)新戰(zhàn)略?！?中國制造業(yè)正在快速推向國際、走向高端。服務業(yè)的重點任務除了科技研發(fā)服務標準化，現(xiàn)代物流供應鏈標準化、數(shù)字經濟標準化之外，還有金融、商務、節(jié)能、老齡社會服務等的標準化。

新材料產業(yè)應堅持深層次自主創(chuàng)新

在世界面臨大變局之際，我國新材料產業(yè)發(fā)展也面臨著巨大挑戰(zhàn)。以新一代信息技術、新能源、智能制造等為代表的新興產業(yè)快速發(fā)展，對材料提出了更高要求，新材料的研發(fā)難度前所未有。干勇建議，新材料產業(yè)應堅持走深層次自主創(chuàng)新發(fā)展道路。一方面，我們應該鼓勵新材料企業(yè)探索他國沒有形成的技術，掌握更多他國所不掌握的新材料高新科技，在“創(chuàng)新無人區(qū)”自主尋覓路徑。另一方面，我們應該積極創(chuàng)造市場還未出現(xiàn)的新需求，形成我國真正的核心競爭優(yōu)勢，與他國形成技術上的平衡與牽制。

雖然現(xiàn)在新材料的發(fā)展非?？?，但可以看到電子信息材料仍是“短板”中的“短板”，在信息顯示、運載工具、能源動力、高檔數(shù)控機場和機器人五大領域所常用的244種關鍵材料中有156種都要靠引進。在干勇看來，目前國際高端材料技術壁壘日趨凸顯，壟斷現(xiàn)象也越來越嚴重，比如日本東麗和帝人公司壟斷了高性能碳纖維及其復合材料，美國鋁業(yè)掌握飛機用金屬材料的80%專利，美國杜邦、日本帝人控制對位芳綸纖維90％的產能，美國科銳占據(jù)碳化硅單晶70％以上的全球市場份額。

根據(jù)當前世界主要國家技術發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)布的預測報告，未來可能引發(fā)產業(yè)巨大變革的顛覆性技術包括量子技術、人工智能技術、基因編輯、物聯(lián)網技術、顛覆性醫(yī)療技術、新能源汽車、自動駕駛技術、生物技術、納米技術、增材制造（3D打印）技術、能源存儲技術、云計算、可再生能源技術等。

未來10至20年內，這些顛覆性技術的快速發(fā)展將對我國信息、能源、醫(yī)療和交通等領域帶來巨大的、革命性的影響，同時將催生對量子材料、新一代生物醫(yī)用材料、新型能源材料、超材料、超寬禁帶半導體材料、高溫超導材料、石墨烯等二維材料、智能材料、超高性能高分子及復合材料、3D打印材料、高熵合金、新型顯示材料、仿生材料等新材料的巨大需求。

突破封鎖，實現(xiàn)高質量發(fā)展，需要強大的新材料支撐。干勇認為，我國當前正處于開辟新的經濟增長點、提高環(huán)境承載能力的戰(zhàn)略轉型期，對新材料的戰(zhàn)略需求特別突出。根據(jù)他分享的2030年材料需求統(tǒng)計數(shù)據(jù)，發(fā)展新一代信息技術產業(yè)大概需要40億立方英寸的大尺寸硅片，占全世界的1/3，三代半導體大概需要6億平方英寸，新型顯示面板需要3.5億平方米。發(fā)展航空裝備業(yè)，需要數(shù)千架飛機，航空發(fā)動機用量將達到3萬臺。發(fā)展高端裝備、基礎零部件用的高端軸承，齒輪、模具等需求量都在幾百萬噸以上。他說：“國家重大戰(zhàn)略需求依賴于關鍵材料技術及產業(yè)的突破，這給新材料產業(yè)的發(fā)展帶來了難得的歷史機遇。”

但同時，干勇也指出，當前中國新材料產業(yè)發(fā)展依然面臨諸多問題與挑戰(zhàn)。第一，中國集成電路精密裝備及代工線的裝備水平較低。目前，包括硅材料、光掩模、光刻材料、電子氣體、工藝化學品、CMP拋光材料、濺射靶材、專用封裝材料等在內的八大類集成電路材料90%依賴于國外引進，短板突出。第二，“跟隨式發(fā)展”難以從根本上擺脫先行者控制。目前集成電路EDA工具軟件的三家公司全為美國所控。手機應用處理器全部都是ARM架構，其授權也是美國所控。中國在這些方面幾乎是空白。第三，國內產業(yè)資源分散，還存在科技攻關同水平重復、企業(yè)產品低價位競爭的現(xiàn)象?；A研究、高端產品和新技術研發(fā)乏力，高端芯片人才匱乏。

應聚焦國家重點需求的關鍵材料

聚焦國家重點需求關鍵材料技術及產業(yè)的突破，干勇從先進有色金屬材料、碳纖維及其復合材料、高溫合金、高端裝備用特種合金、稀土新材料等方面介紹了國家重點需求關鍵材料的發(fā)展現(xiàn)狀、需求情況和發(fā)展重點。

針對先進有色金屬材料，干勇認為，應聚焦先進民用飛機、海洋石油工程等高端裝備的應用需求，攻克高性能輕合金材料設計、冶金質量及組織調控、殘余應力表征及控制，以及產品一致性、穩(wěn)定性和可靠性控制等關鍵技術。

碳纖維及其復合材料是材料革命的排頭兵。干勇指出：“關鍵在于成本?！蔽覈斍疤祭w維及其復合材料的發(fā)展重點包括碳纖維及其復合材料前沿創(chuàng)新技術、系列碳纖維規(guī)?；€(wěn)定制備技術、國產碳纖維增強復合材料技術、國產碳纖維復合材料應用技術等。

高溫合金是航發(fā)、重燃和重載火箭發(fā)動機中熱端部件不可替代的核心材料。干勇建議，我國高溫合金還需在提高產品成分一致性和組織均勻性、掌握復雜形體空心葉片單晶體生長控制技術、徹底解決粉末高溫合金變形化技術的夾雜物困擾等方面下功夫。

“高端裝備用特種合金是我國制造業(yè)‘空心化’的突出代表。高端耐熱合金、耐蝕合金、特種鋼/合金及其關鍵零部件嚴重依賴進口，受制于人問題突出?！备捎轮赋?。在重大能源、海洋工程和重大交通工程等國家戰(zhàn)略支柱產業(yè)方面，亟待自主研制我國高端裝備用特種合金及相關部件。目前國際上還未形成技術、專利、標準和規(guī)模的壟斷，中國有巨大的市場需求和良好的軍民融合產業(yè)基礎，有望實現(xiàn)自主可控和換道超車，重塑國際半導體產業(yè)格局。

稀土新材料是實現(xiàn)低成本、高可靠性的工業(yè)自動化和社會智能化不可或缺的核心功能材料。干勇表示，除了在軍事、軌道交通、電子電器等領域應用廣泛，稀土新材料在汽車產業(yè)升級換代上也起著重要的支撐作用。高端汽車中需使用稀土的部件高達100件以上。未來，我國需在高性能稀土磁性材料、高性能稀土光功能材料、新一代稀土催化材料、高能量密度稀土儲氫材料、超高純稀土材料綠色制備及其相應的應用技術上持續(xù)發(fā)力。

此外，干勇強調，關鍵礦產材料供應面臨的問題是制造業(yè)發(fā)展最值得關注的短板。我國關鍵礦產對外依存度超過70%，其中，鐵礦石甚至超過了87%。安全保障和管控現(xiàn)在面臨的問題主要包括：礦產資源消費將長期保持在較高水平、戰(zhàn)略性礦產資源進口集中度過高、國內礦產資源供應能力持續(xù)下降、海上通道進口資源風險太大、戰(zhàn)略性礦產資源供應終端將威脅我國國家安全等。

針對這些問題，他提議，建立覆蓋全產業(yè)鏈的礦產資源管理體制機制，切實提高國內資源保障能力，提高大型企業(yè)在資源保障種的作用，提升全球礦產資源經略能力以打造礦產資源強國，提高陸上礦產資源戰(zhàn)略通道運輸能力，構建全球礦產資源大數(shù)據(jù)平臺和安全監(jiān)測預警體系，開展危機礦種采選冶重大技術攻關，強化礦產資源儲備。

最后，干勇表示，碳纖維復合材料、高溫合金、高端裝備用特種合金、稀土資源等重大結構材料和功能材料技術的突破將助推中國制造業(yè)由大國到強國的轉變。