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由大陸最新技術突破想到

(2023-04-20 14:11:54) 下一個

進入2023年,有關中國大陸在新技術方麵取得進展和突破的消息頻頻傳出。首先是一月大陸媒體報道,大陸自主研製的民用大涵道比發動機,為國產大飛機C919配套的CJ-1000A (長江-1000A)完成了首飛,甚至出現了一張照片(下圖 ADN),顯示CJ-1000A掛載在一架運-20貨機的機翼下測試。目前其國產大飛機C919依賴外國供應商(法美合資CFM國際公司)提供發動機 (LEAP-1C)。同時還有一段視頻YouTube顯示,CJ-1000A在一架運-20貨機的機翼下飛行。美國The Air Current報道了這一事件並將視頻存檔。普遍認為,發動機可能是中國大陸航空業必須開發的最困難的飛機部件。CJ-1000A測試顯然代表了C919作為大陸本土客機發展的一個重要裏程碑。據說,中國大陸還計劃在CJ-1000A成功的基礎上,研發推力更大的民用大涵道比航空發動機,為CR929寬體發動機提供動力。

三月,輿論報道大陸華為技術有限公司成功開發了用於14納米以上芯片的電子設計自動化(EDA)工具。據大陸媒體報道,華為公司與大陸國內合作夥伴合作研發出該EDA工具。《新浪財經》援引華為輪值董事長徐直軍的報告稱,華為的目標是“在2024年12月31日勝利會師,把所有軟件、硬件、芯片……的開發工具向社會發布。” (下圖 TIK TOK) 據透露,華為過去三年在其產品中更換並重新設計了13,000個組件和4000塊電路板,以克服美國的製裁。必須指出,14納米及以上屬於成熟的中、低端級半導體芯片。

另據大陸媒體《網易》3月28日報道,為中國人民解放軍空軍的頂級空優隱身戰機J-20(殲-20)開發的WS-15(渦扇15)加力渦扇發動機已進入批量生產。(下圖 YouTube)  WS-15的額定功率為181千牛頓,預計將為J-20提供超巡航能力,使其能夠在不使用加力的情況下獲得超音速巡航速度,從而降低燃料消耗。這一發展使大陸成為繼美國之後第二個能夠製造如此高規格發動機的國家。WS-15的推力為單台最大推力105.23千牛,加力推力181.373千牛,配備三元矢量噴管,要優於美軍已停產的F-22。後者搭載的2台119-PW-100低涵道比加力渦扇發動機、單台最大推力104千牛,加力推力156千牛,配二元矢量噴管。這將使J-20比世界上任何其他戰術作戰飛機都有更大的推力。3月17日,在大陸天津舉行的航空投資峰會上,北京航空材料研究所項目負責人張勇告訴觀眾,WS-19(渦扇19)和WS-20(渦扇20)以及一種未知的下一代發動機的發展瓶頸已經克服。WS-19加力渦扇發動機正在開發中,為沈陽J-35(殲-35) 隱身提戰機供動力。WS-20,將為大陸空軍的Y-20(運20)客機提供動力。

更早些時候,大陸媒體報道大陸在自主生產光刻膠方麵取得的進展,如“南大光電”的“02-專項”高分辨率光刻膠產品關鍵技術的研究項目順利驗收,其生產的193nm ArF光刻膠先後通過存儲和邏輯兩家芯片製造企業的驗證。南大光電總產能達到25噸/年的第二條光刻膠生產線也已建成,為量產ArF光刻膠打下了堅實基礎。(下圖 YiCai GLOBAL) ArF(適用於193nm波長光源)、KrF(適用於248nm波長光源)、和EUV(適用於13.5nm波長光源,用於10nm以下的先進製程)光刻膠主要被應用於集成電路,屬於高端光刻膠。南大光電通過驗收ArF光刻膠項目,理論上可用於90nm-14nm甚至7nm技術節點的集成電路製造工藝。但是通過認證的是50nm的ArF光刻膠。此外,主要生產KrF(248nm深紫外)光刻膠產品的“晶瑞電材企業,” 也正加緊集成電路製造用高端ArF光刻膠的研發。而北京科華、博康已量產KrF光刻膠(可應用於130nm集成電路製程)。北京科華正在研發極紫外EUV光刻膠,已通過02專項驗收。在科研方麵,2020年中國大陸光刻膠專利申請量為1.29萬項,日本光刻膠專利申請量下降至8982項。這顯然是一個重要趨勢。

其它芯片生產所需設備方麵,清洗設備是大陸半導體設備國產化程度最高的領域,達到30%以上;氧化擴散和熱處理設備國產化率也將近30%;化學機械拋光設備國產化程度排名第三,國產化率超過20%。刻蝕設備、薄膜沉積設備均顯現出行業龍頭,如中微公司、北方華創、屹唐半導、拓荊科技、盛美半導體等。

眾所周知半導體芯片製造供應鏈非常尖端複雜,普遍相信沒有一個攬括全球各相關行業頂尖供應商、單靠一國之力基本無法發展出一個完整的半導體芯片製造供應鏈。比如,在先進的深紫和尖端的極紫光刻機中,用到了美國的設計、光源和IP,德國的鏡片,日本的靶材和光刻膠,荷蘭的掃描儀和步進器等。但是,日本和美國的實踐顯示,“一國不能獨立自主建立一個完整的半導體芯片製造供應鏈”隻是一個神話 -- 日本有一條獨立自主地的半導體芯片製造供應鏈,可以在日本國內生產製造半導體芯片所需的幾乎所有原料和設備:矽片、襯底、電子氣體、光掩膜、光刻膠、光刻膠輔助材料、拋光材料、濕電子化學品、濺射靶材、超純過氧化氫、半導體封裝材料、探針板可切削陶瓷和光刻機。(下圖5 TOKIO X’PRESS) 而日本的半導體芯片生產製造產業鏈則是建立在引進美國技術的基礎之上 -- 1953 年,日本東京通信工業公司從美國西屋電氣引進晶體管技術,生產出索尼第一款收音機;1963 年,NEC 自美國仙童半導體公司取得 Planar技術(平麵集成電路製造技術)授權,開發MOS IC(場效應集成電路),並在日本政府的要求下,將取得的技術和國內其他廠商分享,使三菱、京都電氣等進入半導體產業;當今日本半導體製造設備巨頭東京電子(Tokyo Electron Limited),也是1968年通過與美國Thermco Products Corp合資,取得美國的先進技術之後,開始進入半導體製造設備生產的。而美國呢,則是世界上獨立自主地創造開發出完整半導體芯片生產製造產業鏈的唯一國家。

美國作為半導體芯片誕生地,由諾伊斯(Robert Noyce)和摩爾(Gordon Moore) 於1957年創建了仙童半導體公司(Fairchild Semiconductor),諾伊斯接著在1959年發明了集成電路。於是美國在上世紀50、60年代以一國之力,獨立自主地研發出了完整的、也是當時世界上僅有的半導體芯片生產製造供應鏈,涵蓋半導體製造所需的設備 、材料和製造流程。這其中就有仙童半導體、德州儀器(Texas Instruments)、雷神(Raytheon)、美國無線電公司(RCA) 奇異/通用電氣(GE)、Transitron(自動測試設備)、摩托羅拉(Motorola)、SVG(Silicon Valley Group Inc.2000年為荷蘭ASML並購) GCA Corp. (光刻機)、 Perkin-Elmer(光刻機)和Cobilt-Applied Materials(芯片製造材料)等。隻是為了利益最大化,美企在上世紀70年代開始將其中大部分技術逐步轉移出。但美國的例子證明,可以一國之力發展出完整的半導體芯片生產製造供應鏈。(下圖 tsmc)

其實,行業內的專家、學者和管理層對一國能否發展半導體芯片生產製造供應鏈是有認識地。如ASML首席執行官溫寧克(Peter Wennink)在談及管控對大陸出售芯片設備時,就說了一句廣為流傳的名言:“中國的‘物理學定律’和這裏的一樣,你越給他們施加壓力,他們越有可能加倍努力”(The laws of physics in China are the same as here, The more you put them under pressure, the more likely it is that they will double up their efforts),以製造能與阿斯麥相匹敵的光刻設備。(下圖 Bloomberg) 也就是說,大陸的芯片產業麵對美國的封鎖禁運時,在政府政策和資金的支持下,依靠本國的力量自力更生實現自立自強。近來大陸在噴氣發動機方麵的成功,表明獨立自主的路線可行,華為在EDA、其它企業在半導體材料方麵取得的進展,又為產業的發展注入了“強心劑”。增強了正尋求在半導體領域突破封鎖的信心,證明大陸在半導體芯片產業也行,將可以複製其在噴氣發動機方麵的成功,持之以恒,建成自己的半導體生產供應鏈。

筆者一直提倡美中繼續掛鉤,保持密切的經濟技術聯係,這樣保持雙方相關行業的良性循環 – 美國將先進技術有償轉讓給大陸廠家,後者專注於應用,以美國技術造出性價比高的產品。美國用大陸繳納的專利費繼續創新,然後再賣給大陸製造。美國人享受高薪生活,大陸經濟不斷進步,大陸人民生活水平也不斷提高,美中兩國共同前進。可如今大陸進入高端科技領域同美國競爭,與美國在很多領域的差距從曾經的望塵莫及,到望其項背,乃至在一些領域比肩而行。這讓總懷有危機意識的美國人擔心,大陸人將“打翻天印” (川人民間說法) – 在尖端技術上反噬美國,動美國人的奶酪。自然,美國人認為這是一個壞主意,因此必須將其扼殺在萌芽中。但一味圍堵可能適得其反。過去對法國對日本封殺的成功,並不一定能保證對中國大陸也將成功。畢竟,時間、空間和對象全都變了。換位思考,美國對大陸的焦慮也可以理解 -- 某種層度上中國大陸不也對印度的發展感到擔心吧(至少部分如此),雖然大陸沒有要對印度施以圍堵封殺的言行。(下圖1/2 The Atlantic/GLOBALTIMES)

但人類曆史證明,兩強相爭的結果往往是兩敗俱傷。雖然美國贏了對日本半導體的絞殺,可美國的英特爾沒能得瑟幾年 -- 韓國和台灣的半導體趁勢崛起了。和為貴。希望擬議中的耶倫財長和雷蒙多商業部長訪華能早日成行,並獲得成果。

參考資料 

Cao, A., Zhang, L. and Pan, C. (2023). Tech war: China reliance on chemical in chip manufacturing causes ripples as Japan mulls how to respond to updated US controls. SCMP. 鏈接 https://www.scmp.com/tech/big-tech/article/3212982/tech-war-china-reliance-chemical-chip-manufacturing-causes-ripples-japan-mulls-how-respond-updated

Georgilidakis, S. (2023). CHINA’S HOMEGROWN C919 ENGINE FLIES! MENTOUR PILOT. 鏈接 https://mentourpilot.com/chinas-homegrown-c919-engine-flies/

Li, L. (2023). Huawei will support 'all' of China's efforts on chip self-reliance. NIKKEI Asia. 鏈接 https://asia.nikkei.com/Spotlight/Huawei-crackdown/Huawei-will-support-all-of-China-s-efforts-on-chip-self-reliance

Mark, J. & Roberts, D. T. (2023). United States–China semiconductor standoff: A supply chain under stress. Atlantic Council. 鏈接 https://www.atlanticcouncil.org/in-depth-research-reports/issue-brief/united-states-china-semiconductor-standoff-a-supply-chain-under-stress/

Military Watch Magazine Editorial Staff. (2023). China’s New WS-15 Jet Engine Finally Enters Serial Production: How Will it Supercharge J-20 Stealth Fighters? 鏈接 https://militarywatchmagazine.com/article/ws15-j20-enter-serial-production

Ostrower, J. (2023). As congress debates TikTok, China flies its own commercial jet engine. THE AIR CURRENT. 鏈接 https://theaircurrent.com/engine-development/aecc-c919-cj1000a-tik-tok/

Tamim, B. (2023). Huawei achieves 'strategic breakthrough' in 14nm chip design tools. INTERESTING ENGINEERING. 鏈接  https://interestingengineering.com/innovation/huawei-strategic-breakthrough-14nm-chip-design-tools

Yeo, M. (2023). Supply chain issues impede mass production of new Chinese engine. DefenseNews. 鏈接  https://www.defensenews.com/industry/techwatch/2023/03/27/supply-chain-issues-impede-mass-production-of-new-chinese-engine/

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評論
pujing 回複 悄悄話 慢慢來,堅持不停,中什麽都能解決
xiaoxiao雨 回複 悄悄話 hiring more overseas chinese to get western technology back to China is the solution to innovation....
飄然一方 回複 悄悄話 老天真 :創新是要付出很高成本的,中國是發展中國家,付不起過高的試錯成本。能夠緊跟在發達國家之後,跟隨它們成功的經驗,以相對低的成本,迅速開發出類似的產品和工藝,這就是後發優勢.
你說他們在偷嗎?不過你把“偷”說得這麽冠冕堂皇,莫非你有這方麵的經驗.
西岸-影 回複 悄悄話 今天看到的一組數據,比亞迪今年第一季度的收益增長是兩位數百分比,這對於一個產量超過了特斯拉的汽車公司是很大的增長,因為本來基數就很大。
而特斯拉同時期降低了24%,也是兩位數。
在有就是寧德時代的收益增加了5.5倍,這是目前世界上沒有任何公司能夠趕上的。
今年第一季度是考察中國是否能重啟疫情後經濟的檢驗階段,至少從這兩家來看勢頭不錯。
不論比亞迪,還是寧德時代,都是目前世界上新能源技術的代表性公司,類似在第三次浪潮時的Intel對半導體芯片產業的地位和作用。
西岸-影 回複 悄悄話 這事情其實是經濟發展規律的問題,並不是偶然或者難理解。
林毅夫不久前有過一個觀點,就是未來十年中國會保持平均8%的經濟增長率,因為盡管各種經濟成本在提高,但中國會進入一個科技高發期,可以彌補人員成本甚至缺少勞力導致的負麵影響。
這事情其實不難理解,如果一個國家具有安全的發展環境,沒有戰爭,那麽發展就不會中斷,中國軍力目前被認為是世界第一,超過美國(去年美國的認知),多少是為了這個目的。
而從社會教育和富裕過程來講,中國的80後這批人與美國的嬰兒潮一代人類似,因此在同樣的年齡階段,當社會提供的和平環境類似時,科技爆發作用也會類似,而這個事情就是今後十年作用。美國的嬰兒潮一代在90年代發展了第三次工業浪潮,以互聯網和手機半導體為主,第四次浪潮如今已經可以肯定不會在美國發生,因為美國的下一代人沒有了嬰兒潮一代人的生活動力和教育水平。
第四次浪潮如今被認為是以新能源技術和普及為核心,那麽很明顯如今中國占有技術優勢,很可能會成為第四次浪潮的發起國家。
但中國也不需要完全依賴自己科研發展,就像美國的芯片技術類似,Intel實現階躍是因為蘇聯解體後遠東芯片研究所的解體,第二權威把技術帶到了美國,完全改變了Intel原來的芯片技術,蘇聯在其強盛時期科技水平很強,超過美國,畢竟投入是非常大的。
技術跟著資本走,資本跟著市場走,這個資本主義規律沒有變過。去年報道日本高級科研人員大量移到中國工作,因為中國可以提供更高的科研經費,收入也是日本的兩倍。而在我們當年還沒有出國的時代,從來都是中國的科研人員去日本尋找機會,而不是反之,這就是市場,資本,技術互動的表現。
美國如今也是大量科技人員去中國,除了華人背景的,也有大量白人科技人員,這也是這些年逐漸透露出來的。看過一個統計,在美國的西方國家的expat一般是一年的合同,但有50%的人一年後會選擇生活在中國,最終至少五年以上,甚至永久性留在中國(很多是因為與中國人結婚),這就是目前中國對其他國家人才吸引程度的表現。
再有就是台灣有不少學生在大陸讀書,畢業後幾乎全部希望能留在大陸工作,畢竟機會遠比台灣大,收入比台灣更高(從他們自己的描述看大致是台灣同類畢業生的五倍)。而上個世紀末期的時候,台灣還是大陸人羨慕的地方。
因此可以預期世界上最先進的科技在今後十年左右會有很多轉移到中國,比如美國至今也在新電池技術上領先,但可以肯定隻有中國能夠製造,類似曆史上蘇聯有最先進的芯片設計,但隻有到了美國才形成產品和產業。
至於中國的軍工發展,是受益於本世紀初期前蘇聯軍工人員對中國的轉移,據說中國隻需要給他們平均每年四萬美元的工資就夠了。這已經遠遠高於當時中國人的平均收入,也高於當時俄國能給他們提供的。
據說有四萬前蘇聯軍工人員拖家帶口移民中國,中國甚至在綿陽給他們建了一個村鎮,從俄國和烏克蘭進口商品供應他們。
技術是跟著資本走的,從來不屬於任何國家。
類似的,就是最近幾天美國泄密暴露的中國軍隊裝備了CL20彈藥(所謂中國湖20)。
這個技術是美國上個世紀開始的,代號Chinese Lake 20,但美國最終的產品比等量黃金都貴,用不起,隻能下馬。沒想到如今中國發展了新的製造技術,做成了白菜價。
這個彈藥是目前人類僅次於核武的常規彈藥,隻有中國裝備了,這讓各種常規導彈的威力增加幾十倍,但不算是核武器。美國曾經驗證過,需要至少上百發反艦導彈才能擊毀一艘航母,如今中國很可能用一兩枚就夠了。
所以,林毅夫的觀點並非沒有根據,中國在今後十年左右,也就是80後這批人在四五十歲的時候,會出現科技爆發階段,類似美國嬰兒潮在90年代到本世紀初期。
有一個對比,就是美國開發F35的團隊的平均年齡是60歲,在同時期中國開發殲10,團隊平均年齡是30歲。而很顯然當時中國這些年輕人麵臨的困難是更大的,畢竟美國已經有了F22的經驗,而中國是剛剛起步。
從現在起十年後,這批當時平均年齡30歲的人的年齡是五十歲上下。



GoBucks! 回複 悄悄話 博主忽略了中美意識形態的差別。法國日本,美國日本等糾紛都可以通過和平方式解決,而中美不可能會這樣。最終美國會放棄競爭,封鎖一切。科技的領先靠人才。如果中國能夠在各方麵領先美國西方,那麽美國西方也許該加入中國。俗話說,打不贏就參加嘛。:)可能嗎?
竹林七賢 回複 悄悄話 宣傳中共最強,這點似乎在這個星球上沒有爭議吧
四月花開 回複 悄悄話 文章太長沒讀完。中共曾經把自己的新冠疫苗賣給很多個國家,然後自己一開放,幾乎全民都得了新冠,說明它的疫苗什麽事兒都沒管。再也不相信他們吹的牛皮了!
dong140 回複 悄悄話 謝謝分享
常態 回複 悄悄話 啊!最大的吐破是習思想,超過前朝啦,回去學習了再來!
老天真 回複 悄悄話 創新是要付出很高成本的,中國是發展中國家,付不起過高的試錯成本。能夠緊跟在發達國家之後,跟隨它們成功的經驗,以相對低的成本,迅速開發出類似的產品和工藝,這就是後發優勢。等到中國有了足夠的人才和財富積累,中國自然就會成為創新主導國家。
牆頭的一朵梨花 回複 悄悄話 看到這一行字:“首先是一月大陸媒體報道,” 就不要往下讀了。土共國沒有媒體,隻有土共的肉喇叭,一切皆是謊言和大言不慚的吹牛B。
憂國憂民一屁民 回複 悄悄話 後發優勢總是有的, 困難在與創新, 中國很難做到
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