《電子技術(shù)應(yīng)用》
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我們沒有掌握的技術(shù),何止機(jī)床和芯片!

2021-10-27
來源:物聯(lián)網(wǎng)智庫

  工業(yè)機(jī)器人

  我國已經(jīng)連續(xù)5年成為世界第一的機(jī)器人應(yīng)用市場,但高端機(jī)器人仍然依賴于進(jìn)口。工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置,它能自動(dòng)執(zhí)行工作,是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。

  機(jī)器人四大家族,分別是日本發(fā)那科、安川電機(jī),瑞典ABB,德國庫卡。其中最牛的是發(fā)那科——全球工業(yè)機(jī)器人銷售記錄保持者、利潤保持者以及技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。德國庫卡最弱,其核心技術(shù)基本來自外購,目前已經(jīng)被中國美的集團(tuán)收購。

  目前,我國新增工業(yè)機(jī)器人中超過70%依賴進(jìn)口,國內(nèi)市場高端機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域幾乎被國外品牌壟斷,國產(chǎn)機(jī)器人則以搬運(yùn)和上下料機(jī)器人為主,處于行業(yè)低端。國外龍頭企業(yè)紛紛將中國市場視作“主戰(zhàn)場”,在我國建立生產(chǎn)基地,憑借已有的技術(shù)優(yōu)勢(shì),搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)。國產(chǎn)機(jī)器人一些核心部件主要從日本、美國和歐洲進(jìn)口。

  可以預(yù)計(jì),未來各種類型的機(jī)器人將占據(jù)我們生活的方方面面,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的火爆絕不是曇花一現(xiàn),中國企業(yè)需要做的就是提升自身研發(fā)創(chuàng)新能力,占據(jù)國際高端市場,把握這個(gè)黃金時(shí)代。

  02

  精密減速機(jī)和伺服電機(jī)

  對(duì)于高精度機(jī)器人減速器,日本具備絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),目前全球機(jī)器人行業(yè)75%的精密減速機(jī)被日本的Nabtesco和Harmonic Drive兩家壟斷,國際主流機(jī)器人廠商的減速器均由上述兩家公司提供。

  伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī),是一種補(bǔ)充馬達(dá)間接變速裝置,它將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象,可使控制速度、位置精度非常準(zhǔn)確,是工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的“心臟”。

  國外品牌占據(jù)了中國交流伺服市場80%左右的市場份額。其中,日系產(chǎn)品以50%左右的市場份額居首,其著名品牌包括松下、三菱電機(jī)、安川、三洋和富士等等(前三名松下、三菱電機(jī)和安川的總份額約占45%),以西門子、博世和施耐德為代表的歐系品牌占據(jù)國內(nèi)伺服電機(jī)的高端市場,整體市場份額在30%左右,國內(nèi)企業(yè)整體份額不足10%。

  高精度編碼器是伺服電機(jī)的核心技術(shù)之一,尤其工業(yè)機(jī)器人上用的多圈絕對(duì)值編碼器,目前嚴(yán)重依賴進(jìn)口。高精度編碼器未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,是制約我國高檔伺服系統(tǒng)發(fā)展的重要瓶頸之一。

  另外,國內(nèi)伺服系統(tǒng)的基礎(chǔ)性研究缺失,包括絕對(duì)值編碼器技術(shù)、高端電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)、生產(chǎn)工藝的突破、性能指標(biāo)的實(shí)用性驗(yàn)證和考核標(biāo)準(zhǔn)的制定等,這些都需要國內(nèi)機(jī)器人行業(yè)的核心零部件企業(yè)去完善。

  03

  半導(dǎo)體加工設(shè)備

  目前,全球半導(dǎo)體設(shè)備市場主要被美國、歐洲(以荷蘭為最)和日本的廠商所掌控,市場占有率極高。而中國相關(guān)企業(yè)的技術(shù)能力和市占率則相當(dāng)有限。

  據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì),全球規(guī)模以上晶圓制造設(shè)備商共計(jì)58家,其中日本的企業(yè)最多,達(dá)到 21 家,占36%,其次是歐洲13家、北美10家、韓國7家,而中國大陸僅4家,分別是上海盛美、上海中微、Mattson(亦莊國投收購)和北方華創(chuàng),占比不到7%。

  從半導(dǎo)體設(shè)備需求端來看,近幾年銷售額前三大地區(qū)分別是韓國、中國臺(tái)灣和大陸。從半導(dǎo)體設(shè)備銷售額情況看,從2014 年開始,北美半導(dǎo)體設(shè)備投資逐年減少,日本基本維持穩(wěn)定,整個(gè)半導(dǎo)體制造的產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到了韓國、中國臺(tái)灣和大陸三地。另外,從這三個(gè)地區(qū)市場份額占比來看,中國大陸買家買下了全球 15%的半導(dǎo)體設(shè)備,市場份額提升了近一倍,且一直處于穩(wěn)步上升的狀態(tài)。

  是2017全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模(單位:十億美元)來源:SEMI

  從供給側(cè)來看,半導(dǎo)體設(shè)備是一個(gè)高度壟斷的市場。根據(jù)各細(xì)分設(shè)備市場占有率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),在光刻機(jī)、PVD、刻蝕機(jī)、氧化/擴(kuò)散設(shè)備上,前三家設(shè)備商的總市占率都達(dá) 90%以上,而且行業(yè)龍頭都能占據(jù)一半左右的市場,所以,要想在半導(dǎo)體裝備市場中分一杯羹,就必須在細(xì)分領(lǐng)域能夠做到全球前三。

  04

  半導(dǎo)體材料

  半導(dǎo)體制造材料主要包括硅片、電子氣體、光掩膜、光刻膠配套化學(xué)品、拋光材料、光刻膠、濕法化學(xué)品與濺射靶材等。半導(dǎo)體材料市場處于寡頭壟斷局面,國內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模非常小。生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片需要19種必須的材料,缺一不可,且大多數(shù)材料具備極高的技術(shù)壁壘,因此半導(dǎo)體材料企業(yè)在半導(dǎo)體行業(yè)中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。

  半導(dǎo)體材料往往只是某些大型材料廠商的一小塊業(yè)務(wù),例如陶氏化學(xué)公司,杜邦,三菱化學(xué),住友化學(xué)等公司,半導(dǎo)體材料業(yè)務(wù)只是其電子材料事業(yè)部下面的一個(gè)分支。

  盡管如此,由于半導(dǎo)體工藝對(duì)材料的嚴(yán)格要求,就單一半導(dǎo)體化學(xué)品而言,僅有少數(shù)幾家供應(yīng)商可以提供產(chǎn)品。以半導(dǎo)體硅片市場為例,全球半導(dǎo)體硅片市場集中度較高,產(chǎn)品 主要集中在日本、韓國、德國和中國臺(tái)灣等發(fā)達(dá)國家和地區(qū),中國大陸廠商的生產(chǎn)規(guī)模普遍偏小。

  2018年前五大硅片供應(yīng)商日本信越化學(xué)株式會(huì)社、株式會(huì)社SUMCO、德國SiltronicAG、臺(tái)灣環(huán)球晶圓股份有限公司和韓國SKSiltronInc.分別占據(jù)全球市場份額的29%、25%、15%、14%和10%,產(chǎn)值合計(jì)占據(jù)超過93%的市場份額。

  在中國大陸,僅有上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、中環(huán)股份、金瑞泓等少數(shù)幾家企業(yè)具備8英寸半導(dǎo)體硅片的生產(chǎn)能力,而12英寸半導(dǎo)體硅片主要依靠進(jìn)口,自主率非常低。除硅片市場具有寡頭壟斷特征外,其他原材料市場亦是如此。

  05

  全球碳纖維

  碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。既有碳材料“硬”的固有特征,又兼?zhèn)浼徔椑w維“柔”的可加工性,被譽(yù)為新材料之王。未來隨著風(fēng)力發(fā)電、汽車工業(yè)、飛機(jī)制造、高壓容器等產(chǎn)業(yè)需求的大幅增長,以及體育休閑領(lǐng)域的平穩(wěn)發(fā)展,碳纖維市場需求增速將愈發(fā)顯著。

  全球碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈

  從全球碳纖維市場的份額劃分看,國際碳纖維市場依然為日、美所壟斷。數(shù)據(jù)顯示,小絲束碳纖維,日本占到全球產(chǎn)能的63%;大絲束碳纖維,日本占全球產(chǎn)能的57%,美國占全球產(chǎn)能的33%,日美擁有全球90%的大絲束碳纖維生產(chǎn)能力,占主導(dǎo)地位。

  從企業(yè)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)角度來看,目前碳纖維生產(chǎn)企業(yè)中,日本和美國依舊占據(jù)主導(dǎo)地位。2020 年,碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能前五大公司日本東麗 Toray(包括收購的美國卓爾泰克Zoltek)產(chǎn)能5.45萬噸、德國西格里SGL產(chǎn)能1.50萬噸、日本三菱麗陽MRC1.43萬噸、日本東邦Toho1.26萬噸、美國赫氏HEXCEL1.02 萬噸,前五家公司合計(jì)產(chǎn)能 10.66萬噸,占全球總產(chǎn)能的 62%。目前我國國內(nèi)碳纖維企業(yè)主要以中復(fù)神鷹、恒神股份、光威復(fù)材等企業(yè)為主。




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