《资治通鉴》评说

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【diamond】(六)国之重器 B.先进制造

(2013-09-15 07:09:15) 下一个

中国的工业装备不仅在追赶,而且在一些新兴领域已经完成了超越。比如在增材制造技术方面,中国率先完成了飞机大型关键零件的实际制造。增材制造,俗称3D打印,是近年来新兴的一种机械制造方法,通过逐层累积的方式构成工件形状,和传统的切削制造方式相比,优点是节省材料、可以快速构建复杂空间形状的工件。在这方面,中国已经走在了世界前列,中国独有的激光增材制造技术能制造高强度、大尺寸的飞机用钛合金零件,并且已经投入实际应用,这将大大加速了中国飞机制造业的追赶步伐。

 

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目前,我国已经具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中,其中包括最先进的国产战机。成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造并且装机工程应用的国家。

此外,激光增材制造中核心的大功率激光器技术也取得了突破。2013年4月,中国展示了国产的万瓦光纤激光器,成为继美国之后,第二个掌握此项尖端技术的国家,其中使用的高功率激光合束器和泵浦耦合器等关键核心部件都是依靠自主研发,完全具有自主知识产权。

机床也好,3D打印也好,都是制造机械零件的设备,而信息社会中不可或缺的集成电路芯片,则要靠光刻机来制造。光刻机在芯片制造业中的地位和作用就相当于机床在机械制造业中的地位和作用。一台光刻机中的核心子系统包括:超精密环境参数控制系统、大功率深紫外激光器、超大数值孔径的透镜组、纳米移动定位系统、超高精度多自由度移动工作台等等。

目前上海微电子的光刻机能够刻蚀90nm的集成电路,距离国外先进水平还有相当的差距,不过这已经为中国的电子工业提供了相当的支持,毕竟并非所有的芯片都需要做到20nm。中国的自主CPU龙芯2F采用90nm制程可以达到800MHz的主频,性能高于1GHz的Pentium III,这就是说,中国已经可以自主掌握这一水平的CPU制造了,其经济意义和军事意义都不可低估。更为重要的是,在解决了有和无的问题之后,在此基础上中国将会继续冲击更高端的光刻设备,自主制造更高端的芯片。

 

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光刻机是一个极其复杂的光机电系统,其中的核心零件也都需要高端的特殊设备才能加工出来,比如光学系统中的透镜。为了降低衍射效应以便得到更细的线宽,光刻机中使用的激光波长只有通常可见光的三分之一,因此对透镜表面光洁度的要求比普通光学零件要高出三倍,为此必须使用特殊的抛光技术,才能满足其极为苛刻的形貌指标。

 

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光刻机所涉及的产业链非常长、非常高端,世界上没有任何一个国家可以完全独立地掌握其全部子系统的研发和制造技术。目前世界上最大的光刻机生产商ASML是荷兰公司,光刻机中的光学镜组来自德国、干涉测量系统来自美国,其产品可以说是整个西方世界科技成果的总和。在这方面,中国要想取得独立自主的发展,实际上是在以一己之力追赶所有发达国家数百年的积累,每一个单项的突破都意味着中国又追上了一步,这个过程将会是漫长而艰辛的。不过依托完整的产业链、庞大的工业产能和雄厚的人才基础,中国的IC产业最终实现全面超越是完全可以期待的。

总之,从数万吨的巨型机床到纳米尺度的光刻机,中国的装备制造业在极限制造领域取得了一个又一个的突破,这标志着中国不能做出来的东西正在变得越来越少,中国能造而别人造不出来的东西正在变得越来越多。过去我们常说“填补空白”,今后不但剩余的空白会逐渐消失,反过来,中国还会创造出越来越多的“空白”供别的国家去填补,类似3D激光打印的例子将越来越多。

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