精密裝備通常指加工工藝中精度達(dá)到微米級的裝備,超精密裝備通常需要達(dá)到微米級甚至納米級以上。超精密裝備是今天先進(jìn)制造的基礎(chǔ),同時(shí)也是若干高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵組成部分,如集成電路、顯示、航空航天、儀器儀表、高端機(jī)床等。這些產(chǎn)業(yè)中超精密裝備的水平對該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平有決定性影響。超精密裝備還是現(xiàn)代科學(xué)、技術(shù)和工程實(shí)踐成果的結(jié)晶,其發(fā)展是一個(gè)不斷迭代進(jìn)步的歷史過程,需求牽引、科技進(jìn)步和工程師的關(guān)鍵技能(know-how)積累缺一不可。時(shí)至今日,超精密裝備產(chǎn)業(yè)基本被發(fā)達(dá)國家的少數(shù)企業(yè)壟斷。超精密裝備產(chǎn)業(yè)比較薄弱,也是中國作為全球第一制造業(yè)大國但還不是制造強(qiáng)國的重要原因之一。文章分析了當(dāng)前我國超精密裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和存在的主要問題,以及這些問題產(chǎn)生的原因。面對劇烈變化的內(nèi)外環(huán)境,提出了抓住機(jī)遇、迎接挑戰(zhàn)的具體工作建議。
人類對“精密”的理解是一個(gè)歷史的發(fā)展過程。隨著科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)化的深入,20世紀(jì)之后的工業(yè)技術(shù)中對“精密”的理解開始量化,與相關(guān)測量與控制中的精度要求毫米、微米、納米等聯(lián)系起來。目前,通常將加工工藝中精度達(dá)到微米級的裝備稱為精密裝備,達(dá)到微米級甚至納米級以上要求的裝備稱為超精密裝備。
超精密裝備是當(dāng)今先進(jìn)制造的基礎(chǔ)。何為先進(jìn)制造?其中一個(gè)最直接,也是最根本的判斷就是制造流程或工藝與超精密裝備密切相關(guān),或使用超精密裝備進(jìn)行加工制造,或需要超精密裝備生產(chǎn)出的元器件提供支撐。盡管大量生產(chǎn)制造領(lǐng)域中的工藝要求不直接涉及“超精密”,但今天所有先進(jìn)制造裝備中的加工、控制、檢測和自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化都需要大量超精密裝備才能批量生產(chǎn)制造出來的元器件,如集成電路芯片和傳感器。沒有超精密裝備,先進(jìn)制造就是一句空話。
超精密裝備是若干高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵組成部分,例如,集成電路(微電子)產(chǎn)業(yè)、顯示產(chǎn)業(yè)、航空航天產(chǎn)業(yè)、儀器儀表產(chǎn)業(yè)、高端機(jī)床產(chǎn)業(yè)等。以集成電路產(chǎn)業(yè)為例,其主要加工工藝流程中的裝備(有數(shù)百種)都是超精密裝備。這些產(chǎn)業(yè)中超精密裝備的水平對該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有決定性影響。
超精密裝備也是人類科學(xué)、技術(shù)和工程經(jīng)驗(yàn)長期發(fā)展積累的結(jié)果,更是現(xiàn)代科學(xué)、技術(shù)和工程實(shí)踐成果的結(jié)晶。特別是機(jī)械工程、光學(xué)與光電子學(xué)、自動(dòng)控制(人工智能)和材料科學(xué)與技術(shù),當(dāng)前任何一臺超精密裝備的研發(fā)與生產(chǎn)都至少需要上述4個(gè)學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)成果提供支撐。不僅如此,超精密裝備的發(fā)展還是一個(gè)不斷迭代進(jìn)步的歷史過程,需求牽引、科技進(jìn)步,以及工程師和能工巧匠的關(guān)鍵技能(know-how)積累缺一不可。正因?yàn)橛羞@些特點(diǎn),超精密裝備產(chǎn)業(yè)基本上被美國、日本、歐洲等少數(shù)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的少數(shù)企業(yè)所壟斷。
中國已經(jīng)是全球第一工業(yè)制造大國,但還不是制造強(qiáng)國。之所以不是制造強(qiáng)國,最重要的原因就是超精密裝備產(chǎn)業(yè)還比較弱小,造成相關(guān)產(chǎn)業(yè)受制于人。在以美國為首的發(fā)達(dá)國家對我國實(shí)施技術(shù)圍堵和封鎖的背景下,所謂“卡脖子”問題的核心正是一系列超精密裝備,以及與之相關(guān)的關(guān)鍵零部件、元器件和基礎(chǔ)材料。如何使我國的超精密裝備產(chǎn)業(yè)能夠在“十五五”時(shí)期有長足進(jìn)步和發(fā)展,爭取在若干關(guān)鍵點(diǎn)上有突破,顯然是我國工業(yè)界和科技界的重要任務(wù)。
筆者邀請了一批業(yè)內(nèi)專家就各自領(lǐng)域?qū)Τ苎b備的需求、研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展、存在的問題及下一步工作的建議撰文論述。這些專家都曾是相關(guān)國家科技重大專項(xiàng)一線攻關(guān)的領(lǐng)軍者,有切身體會和深入思考。由于超精密裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特別需要長期資本和耐心資本的支持,筆者還邀請了一位對相關(guān)問題有深入研究的經(jīng)濟(jì)學(xué)家撰文專題討論。
1、現(xiàn)狀與問題
新中國成立以來,中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)下的中國人民經(jīng)過幾十年的艱苦奮斗,到2010年中國成為擁有全部工業(yè)門類的第一制造業(yè)大國。第一工業(yè)制造大國支撐了中國這個(gè)人口大國實(shí)現(xiàn)“小康”目標(biāo);也帶動(dòng)了中國的裝備產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。就一般裝備而言,中國的裝備產(chǎn)業(yè)和制造能力已是世界上最大的。特別是黨的十八大之后,以習(xí)近平同志為核心的黨中央明確提出了科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展要自立自強(qiáng)的一系列大政方針,今天中國的制造業(yè)占比已超過全球的30%,被公認(rèn)為產(chǎn)業(yè)升級最成功的國家之一。中國龐大的制造業(yè)能力和高速發(fā)展勢頭還引起了傳統(tǒng)制造強(qiáng)國的發(fā)達(dá)國家的恐慌,成為近年來國際環(huán)境變化的重要原因之一。
在看到成績、堅(jiān)定信心的同時(shí),我們也深刻體會到從制造業(yè)大國走向制造業(yè)強(qiáng)國的歷史進(jìn)程中面臨的問題。其中最大的問題之一就是超精密裝備,這里不僅有科學(xué)、技術(shù)和工程經(jīng)驗(yàn)問題,也有組織管理問題。例如,今天的現(xiàn)代工業(yè)有三大基礎(chǔ):能源、材料和芯片(集成電路)。就產(chǎn)業(yè)能力和水平而言,目前我國差距比較大的是芯片。在芯片產(chǎn)業(yè)中最缺的就是核心裝備,如光刻機(jī)。光刻機(jī)和芯片產(chǎn)業(yè)中的許多核心裝備都是超精密裝備的典型代表。在很多與先進(jìn)制造相關(guān)的產(chǎn)業(yè)中都有類似問題。怎樣才能造出、造好(包括批量生產(chǎn))這類超精密裝備,進(jìn)而發(fā)展出中國強(qiáng)大的超精密裝備產(chǎn)業(yè)?“十一五”以來,特別是2008年第1批國家科技重大專項(xiàng)啟動(dòng)之后,積累了很多經(jīng)驗(yàn),也暴露出不少問題。
制造業(yè)的全球布局與4類企業(yè)、3支技術(shù)隊(duì)伍和“演兵場”
隨著科技進(jìn)步、生產(chǎn)效率的提高和資本對更多利潤的追逐,制造業(yè)企業(yè)逐步按專業(yè)分工發(fā)展成為四大類。第1類是生產(chǎn)制成品的企業(yè),面向終端消費(fèi)者;第2類是生產(chǎn)能源、材料和零部件的企業(yè);第3類是生產(chǎn)工具和裝備的企業(yè);第4類是生產(chǎn)高端裝備和特殊材料與工具的企業(yè),其中超精密是高端裝備的重要部分。這種分工是歷史趨勢下企業(yè)逐步發(fā)展而形成的。二戰(zhàn)之后,伴隨著全球化進(jìn)程,這種分工還很快跨出國門。時(shí)至今日,第1類、第2類企業(yè)已大量分布于發(fā)展中國家;第3類企業(yè)除中國外,只有俄羅斯還殘存一部分;第4類企業(yè)則幾乎全部集中在發(fā)達(dá)國家。本文所討論的超精密裝備,涉及的主要就是第4類企業(yè)。
從產(chǎn)業(yè)規(guī)模、企業(yè)數(shù)量和就業(yè)人數(shù)上看,第1、2類企業(yè)是工業(yè)制造業(yè)的主體,而第3、4類企業(yè)則需要較多的技術(shù)積累與支撐,尤其第4類企業(yè)則更是有能力集成相關(guān)學(xué)科與技術(shù)發(fā)展的最新成果。這種全球化條件下的產(chǎn)業(yè)分工和技術(shù)分布其實(shí)也決定了利潤分配,第4類企業(yè)雖然數(shù)量少、規(guī)模也不大,但其產(chǎn)品附加值高,利潤率也要比第1、2、3類企業(yè)高很多。這類企業(yè)是政府科技政策的重點(diǎn)支持和保護(hù)對象,也是產(chǎn)業(yè)和貿(mào)易政策的重點(diǎn)控制對象。
進(jìn)一步分析超精密裝備的研發(fā)、生產(chǎn)制造和不斷迭代進(jìn)步所涉及的技術(shù)隊(duì)伍,依照其主要工作內(nèi)容可分為3類:
1.用裝備的隊(duì)伍。保證充分發(fā)揮現(xiàn)有超精密裝備的能力和效率,同時(shí)指出面臨的問題,為其完善和進(jìn)一步發(fā)展指明方向。
2.造裝備的隊(duì)伍。集成已掌握的技術(shù)去研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和量產(chǎn)裝備。
3.關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)隊(duì)伍。專門從事超精密裝備所涉及的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā),如精密機(jī)械、工程光學(xué)、自動(dòng)控制與人工智能、先進(jìn)材料等。
要造出能用、好用且有競爭力的超精密裝備,必須有上述3支隊(duì)伍長期、穩(wěn)定、密切的合作,而要做到非常不容易。盡管國別不同,發(fā)達(dá)國家的第4類企業(yè)都用各自的方式保證了3支隊(duì)伍的合作。我們常講的體制機(jī)制保障,目標(biāo)也是為了促成和保證3支隊(duì)伍的合作。
作為后發(fā)國家和追趕者,要完善超精密裝備的研發(fā)環(huán)境,還有一項(xiàng)重要的工作是要有“演兵場”(也稱之為“試驗(yàn)線”或“驗(yàn)證線”),其原因基于以下3點(diǎn)事實(shí):
1. 超精密裝備一定是多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的集成,極其復(fù)雜,不可能一次研發(fā)就達(dá)到實(shí)際使用要求,必須有試驗(yàn)考核和迭代進(jìn)步的機(jī)會,否則不可能進(jìn)入生產(chǎn)線實(shí)際使用。
2. 國外的第4類企業(yè)是跟著領(lǐng)域開拓者的領(lǐng)先企業(yè)一路發(fā)展起來的,由此積累了大量制造、檢測、聯(lián)線、試生產(chǎn)和改進(jìn)的關(guān)鍵技能(know-how),這些東西只能在“干中學(xué)”,在不斷的試錯(cuò)和改進(jìn)中進(jìn)步。不補(bǔ)上這一課,無法得到裝備使用企業(yè)的信任。
3. 超精密裝備的考核驗(yàn)證和聯(lián)線調(diào)試需要對應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行模擬和再現(xiàn),這在實(shí)驗(yàn)室中一般無法完成;裝備研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)一般也不具備這樣的條件,要建設(shè)并維持這樣的條件遠(yuǎn)超裝備研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)的能力。這3點(diǎn)是眾多裝備研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)不敢進(jìn)入超精密裝備領(lǐng)域的根本原因。同時(shí),也是相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)研究(第3支隊(duì)伍)無法持續(xù)與深入的根本原因。由此造成的阻隔是一個(gè)惡性循環(huán),不破除這個(gè)惡性循環(huán),發(fā)展超精密裝備產(chǎn)業(yè)就是一句空話。
內(nèi)外環(huán)境變化與影響
當(dāng)今世界是一個(gè)地緣政治不確定性上升、國家與民族間沖突激化的世界;是一個(gè)財(cái)政赤字高企,貿(mào)易摩擦不斷的世界;是一些主要國家貧富差別擴(kuò)大、內(nèi)部矛盾加劇、不穩(wěn)定因素增長的世界。二戰(zhàn)以來,全球化格局已經(jīng)發(fā)生重大變化,而超精密裝備作為科技和產(chǎn)業(yè)全球化的直接產(chǎn)物,其研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用都受到了國際環(huán)境變化的重大影響。
改革開放40多年來,中國制造業(yè)能夠不斷擴(kuò)大規(guī)模,并且不斷向中高端產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)進(jìn)軍的一個(gè)重要原因,就是部分國外的先進(jìn)技術(shù)、原材料、零部件、裝備,甚至生產(chǎn)線能夠進(jìn)入中國。超精密裝備的一些相關(guān)領(lǐng)域也是如此。2010年后,國際環(huán)境開始變化,2017年特朗普就任美國總統(tǒng)之后對華發(fā)動(dòng)“貿(mào)易戰(zhàn)”“科技戰(zhàn)”使變化加劇。時(shí)至今日,在美國帶領(lǐng)下發(fā)達(dá)國家都在試圖“封鎖”和“圍堵”中國。那種主要生產(chǎn)設(shè)備全部從發(fā)達(dá)國家的第4類企業(yè)買進(jìn),利用中國的市場優(yōu)勢和配套優(yōu)勢迅速實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并不斷擴(kuò)大規(guī)模,如中國的LED照明產(chǎn)業(yè)、中國的LCD顯示產(chǎn)業(yè)等,使終端產(chǎn)品橫掃世界的大環(huán)境已不復(fù)存在。西方國家在用于加工制造的超精密裝備整機(jī)的出口管制中,一直對中國出口有明文限制,先有“巴黎統(tǒng)籌委員會”(簡稱“巴統(tǒng)”),后有《關(guān)于常規(guī)武器和軍民兩用物品和技術(shù)出口管制的瓦森納協(xié)定》(以下簡稱《瓦森納協(xié)定》),而且越來越嚴(yán)酷,范圍也越來越大;涉及的關(guān)鍵材料、零部件和元器件也越來越多。這種“封鎖”和“圍堵”近年來還擴(kuò)大到了技術(shù)交流和人才培養(yǎng),個(gè)別國家的政府明令不許科技人員來中國參加學(xué)術(shù)活動(dòng)和產(chǎn)品展示,甚至不許接待中國科技人員交流訪問。
國際環(huán)境變化極大地提高了中國產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍和科技隊(duì)伍的危機(jī)意識,更證明了黨中央提出高水平科技自立自強(qiáng)的英明與正確。在舉國上下的共同努力下,我國的部分超精密裝備產(chǎn)業(yè)開始加速成長,并且保持著十分強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。例如,根據(jù)中國集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì),2008—2023年的15年間,我國集成電路國產(chǎn)裝備和材料的銷售額分別增長了41.6倍和9.64倍,達(dá)到707億元和704億元,2024年估計(jì)銷售額都超過了1000億元。由于美國的對華“科技戰(zhàn)”,自2018年以后中國的國產(chǎn)集成電路裝備零部件產(chǎn)業(yè)開始迅速增長,到2023年的年復(fù)合增長率達(dá)到65%,估計(jì)2024年的銷售收入已超過300億元。
這些結(jié)果證明了超精密裝備產(chǎn)業(yè)的2個(gè)突出特點(diǎn)。
1. 典型的應(yīng)用牽引,沒有應(yīng)用需求,或者應(yīng)用需求不在自己手里(都給了發(fā)達(dá)國家的第4類企業(yè)),中國的超精密裝備產(chǎn)業(yè)不可能發(fā)展起來;
2. 超精密裝備產(chǎn)業(yè)是典型的綜合實(shí)力比拼,是多產(chǎn)業(yè)、多技術(shù)、多學(xué)科的綜合,必須下大力氣把各方面的力量組織起來,共同奮斗才能有好結(jié)果已成為大家的共識。
在看到發(fā)展成績、堅(jiān)定奮斗信心的同時(shí),更要看到差距和不足。以美國為首的發(fā)達(dá)國家對中國的“封鎖”和“打壓”不可能在短期內(nèi)結(jié)束。盡管不同時(shí)期、不同國家和不同領(lǐng)域的對華關(guān)系會有變化,而良好的外部環(huán)境最根本的還是要靠自己的實(shí)力去爭取和創(chuàng)造。我國的超精密裝備產(chǎn)業(yè)和科技界對存在的問題已有越來越清醒的認(rèn)識。這些問題集中體現(xiàn)在5個(gè)方面。
1、國產(chǎn)超精密裝備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足相關(guān)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)制造的現(xiàn)實(shí)需求
例如,2018年以后,中國每年進(jìn)口的集成電路芯片都超過2000億美元,特別是優(yōu)于28nm的所謂先進(jìn)制程芯片大部分要到國外加工;航空航天領(lǐng)域的許多超精密加工也還強(qiáng)烈依賴進(jìn)口裝備。在超精密裝備相關(guān)的許多產(chǎn)業(yè)中,如集成電路、高端機(jī)床和高端儀器儀表等,中國還不是制造大國,離制造強(qiáng)國則差得更遠(yuǎn)。發(fā)達(dá)國家對中國在超精密裝備方面的限制嚴(yán)重影響著我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家安全。
2、如果按照國際標(biāo)準(zhǔn)來衡量,中國在超精密裝備領(lǐng)域還沒有能夠集成最新技術(shù)發(fā)展成果的第4類企業(yè)
盡管近年來我國一些企業(yè)也生產(chǎn)出超精密裝備并進(jìn)入生產(chǎn)線,但這些企業(yè)在技術(shù)水平、創(chuàng)新能力、研發(fā)投入、市場占有率等諸多方面與發(fā)達(dá)國家的對標(biāo)企業(yè)還有巨大差距。如何培植中國自己的第4類企業(yè),還有大量工作要做,需要長期艱苦奮斗。
3、在超精密裝備涉及的諸多領(lǐng)域中,如何讓使用裝備、造裝備和關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)這3支隊(duì)伍長期、穩(wěn)定地密切合作,還缺乏有效的體制機(jī)制保證
產(chǎn)、學(xué)、研、用結(jié)合“喊”了幾十年,中央政府和地方設(shè)立了很多相關(guān)項(xiàng)目,投入了大量資源,也有若干成功的案例,但在超精密裝備領(lǐng)域總體上看,現(xiàn)實(shí)和潛在的“卡脖子”問題還大量存在。
4、相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)研究和技術(shù)積累方面還有明顯差距
作為后來者和追趕者,我國的工程制造經(jīng)驗(yàn)往往只有幾年、十幾年,積累就更不足。研發(fā)隊(duì)伍和后備軍雖然體量不小,但隊(duì)伍分散,大量研發(fā)是低水平重復(fù),裝備水平和實(shí)驗(yàn)條件不配套,難以承擔(dān)高水平的系統(tǒng)性研發(fā)工作。
5、在技術(shù)路線和發(fā)展方式上迄今為止還幾乎全是嚴(yán)重的“路徑依賴”
體現(xiàn)為沿著發(fā)達(dá)國家走過的途徑走,缺啥補(bǔ)啥,進(jìn)口替代,這種方式造成的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)工作思維方式很難改變。
2、問題產(chǎn)生的歷史與現(xiàn)實(shí)原因分析
上述問題的產(chǎn)生有其深刻的歷史和現(xiàn)實(shí)原因。作為一個(gè)發(fā)展中國家,中國在現(xiàn)代工業(yè)的前兩大基礎(chǔ)(能源和材料)方面總體走到世界前列大約用了60年,而我們在超精密裝備方面有明確遠(yuǎn)大任務(wù)目標(biāo)的攻關(guān),應(yīng)該說是進(jìn)入21世紀(jì)之后才真正開始,標(biāo)志是2008年啟動(dòng)第1批國家科技重大專項(xiàng)。中國在超精密裝備要走到世界前列,還需要幾十年的艱苦奮斗。
對裝備產(chǎn)業(yè)重視不夠
在承認(rèn)歷史原因的同時(shí),我們更應(yīng)認(rèn)真反思現(xiàn)實(shí)問題。社會各界對產(chǎn)業(yè)的關(guān)注與支持通常只集中在直接面對消費(fèi)者和社會需求的第1、2類企業(yè),具體包括工藝改進(jìn)、效率提升、質(zhì)量提高,直至產(chǎn)品和生產(chǎn)過程的代際跨越。相應(yīng)的裝備需求一般都留給企業(yè)自己去解決,或者認(rèn)為只要給了錢企業(yè)就能夠解決。至于企業(yè)的裝備需求如何與相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展成果對應(yīng),如何促進(jìn)相關(guān)裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展等問題,即便是在分工高度發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈充分拉長的今天,這些問題也是第1、2類企業(yè)無法完成的任務(wù)。這種現(xiàn)象常被業(yè)內(nèi)戲稱為“3個(gè)饅頭”——大家都只關(guān)心使人吃飽并感覺良好的第3個(gè)“饅頭”,但第1、2個(gè)“饅頭”從哪來無人過問。政府的研發(fā)、技術(shù)改造等項(xiàng)目無論是支持規(guī)模還是商業(yè)信貸支持規(guī)模,裝備產(chǎn)業(yè)得到的支持都要小很多。這是裝備產(chǎn)業(yè)中的許多企業(yè)如機(jī)床企業(yè)生存艱難,工程技術(shù)人員收入偏低,難以吸引和留住優(yōu)秀人才的重要原因。
對裝備產(chǎn)業(yè)的重視不夠也反映在高校和研究機(jī)構(gòu)的學(xué)科建設(shè)、基礎(chǔ)研究、實(shí)驗(yàn)條件及人才培養(yǎng)上。進(jìn)入21世紀(jì)以來,我國的科研投入和高等教育投入穩(wěn)步增長,許多高校和研究機(jī)構(gòu)的研發(fā)工作與裝備水平迅速進(jìn)入世界前列,但相對而言超精密裝備直接相關(guān)的核心學(xué)科如精密機(jī)械工程、光學(xué)工程、精密加工檢測等,不僅項(xiàng)目少,實(shí)驗(yàn)條件和裝備的改善也大幅度落后,很難承擔(dān)并完成真正解決實(shí)際問題的超精密裝備研發(fā)任務(wù)。我國還沒有一個(gè)比較完善的機(jī)床實(shí)驗(yàn)室,能夠?yàn)槌軝C(jī)床提供完整的測試和驗(yàn)證考核條件;也沒有集成電路芯片生產(chǎn)裝備和顯示器生產(chǎn)裝備的驗(yàn)證(試驗(yàn))線,為裝備企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)的新裝備提供檢測、調(diào)試和聯(lián)線的條件。由于缺少必要的研發(fā)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)條件,大部分培養(yǎng)出的碩士博士沒有接觸過實(shí)際的工程任務(wù),機(jī)械工程畢業(yè)的博士不會制圖之類的“笑話”屢見不鮮。
普遍的急功近利
為什么裝備產(chǎn)業(yè)得不到重視?最主要原因就是近30年來全社會普遍的急功近利思想。裝備產(chǎn)業(yè)的績效要通過其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來體現(xiàn),而超精密裝備從任務(wù)的提出到技術(shù)集成、樣機(jī)研發(fā)、迭代驗(yàn)證,再到最終成為實(shí)用、好用的產(chǎn)品更是一個(gè)漫長的過程,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通常的項(xiàng)目支持期限,也超過所謂的職責(zé)任期。為了得到項(xiàng)目,基層單位往往是“編故事”,講“空話”“大話”,生搬硬套大目標(biāo),拿到項(xiàng)目后再設(shè)法蒙混過關(guān)。這種情況下,拼湊成果,如關(guān)鍵元器件用國外產(chǎn)品,修改指標(biāo),甚至弄虛作假的事例時(shí)有發(fā)生??傮w表現(xiàn)就是項(xiàng)目立了,表面上看內(nèi)容也對路,但就是解決不了實(shí)際需求問題,解決不了根本性問題。
急功近利的另一類表現(xiàn)就是對國產(chǎn)裝備的不信任,對國產(chǎn)超精密裝備更是如此。一些加工制造要求較高的產(chǎn)業(yè)一旦有裝備需求,首選進(jìn)口裝備,除非進(jìn)口受限或者價(jià)格實(shí)在太高,售后服務(wù)跟不上。用不起。我國高端制造業(yè)真正開始下定決心從長計(jì)議,為國產(chǎn)超精密裝備打開應(yīng)用大門的還是在2017年美國特朗普政府發(fā)動(dòng)對華“貿(mào)易戰(zhàn)”和“科技戰(zhàn)”之后。但多年形成的裝備靠進(jìn)口的思維慣性至今依然存在,在基層單位,包括企業(yè)和院校、研究機(jī)構(gòu),體現(xiàn)為能買進(jìn)口的還是買進(jìn)口的,在政府部門則體現(xiàn)為能買到的就不支持研發(fā)。
缺乏系統(tǒng)的組織管理
一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)要能真正用到大規(guī)模生產(chǎn)制造過程中,即使它的基礎(chǔ)理論問題已經(jīng)解決,也還要經(jīng)過技術(shù)實(shí)現(xiàn)研發(fā)、應(yīng)用研發(fā)、技術(shù)集成研發(fā)(形成裝備),最后才能推進(jìn)到產(chǎn)品生產(chǎn)。發(fā)達(dá)國家的第4類企業(yè)之所以能在全球市場中站住腳,原因就是他們的技術(shù)利用各自的渠道走完了這幾步。這類企業(yè)大都集中在發(fā)達(dá)國家,也就意味著走完這幾步目前還只能在發(fā)達(dá)國家完成并形成鏈條。從體系化和合理分工的角度來看,應(yīng)該是高校和科研院所做前兩步工作,而后兩步由專業(yè)性更強(qiáng)的大院大所和有實(shí)力的企業(yè)來做。中國的許多高校和研究機(jī)構(gòu)也在做前兩步的工作,但除了國防軍工系統(tǒng)之外還沒有形成鏈條,沒有形成完整、穩(wěn)固的體系。新中國成立之初,我國學(xué)習(xí)借鑒蘇聯(lián)模式,由工業(yè)領(lǐng)域相關(guān)部委統(tǒng)籌領(lǐng)導(dǎo),對所屬高校、科研院所和重點(diǎn)企業(yè)實(shí)施直接管理,其優(yōu)勢和成功之處也是創(chuàng)造并保證了用裝備、造裝備和基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)的3支隊(duì)伍密切合作。
如今情況已完全不同,以集成電路和顯示產(chǎn)業(yè)為例,第1支隊(duì)伍主要集中在幾家大企業(yè);第2支隊(duì)伍主要由部委改制院所和海外有過第4類企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)骨干領(lǐng)軍創(chuàng)建;第3支隊(duì)伍主要集中在高校和專門研究機(jī)構(gòu),如中國科學(xué)院等。這3支隊(duì)伍往往分處不同地域、不同組織、不同資源渠道,以及不同體制、不同管理機(jī)制之下。常見的是每個(gè)基層單位都力求以我為中心,將其他隊(duì)伍當(dāng)陪襯或“伙計(jì)”,力爭將盡量多的資源拿到自己手里。爭取項(xiàng)目時(shí)都說團(tuán)結(jié)奮斗,碰到困難和爭議時(shí)往往攬功推過,把應(yīng)該共同發(fā)展的“命運(yùn)共同體”當(dāng)作一事一議的短期“利益共同體”。進(jìn)入21世紀(jì)以來,20多年的發(fā)展歷程使大家深刻體會到,3支隊(duì)伍各自為戰(zhàn)、單打獨(dú)斗的結(jié)果是誰都很難過,迫切需要探索一條能夠充分發(fā)揮需求優(yōu)勢和舉國體制優(yōu)勢的發(fā)展道路。
超精密裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏系統(tǒng)組織管理,從另一方面集中反映在攻關(guān)項(xiàng)目中很難把系統(tǒng)工程管理和質(zhì)量管理的要求落到實(shí)處。任何一臺超精密裝備的研發(fā)生產(chǎn)制造和進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用都是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程;考慮到整個(gè)產(chǎn)業(yè)制造鏈就更是一個(gè)大系統(tǒng),需要研究、部署、探索和解決的問題更多,工作量巨大。僅憑政府產(chǎn)業(yè)和科技管理部門的少數(shù)人和短期聘用專家是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,根本無法保證把基本要求落到實(shí)處。航空航天和國防軍工部門的“業(yè)主制”“兩總制”、質(zhì)量保證體系等經(jīng)驗(yàn)值得超精密裝備產(chǎn)業(yè)認(rèn)真學(xué)習(xí)借鑒,沒有類似的組織構(gòu)架、隊(duì)伍配備和資源、制度保證,文實(shí)不符、敷衍搪塞、弄虛作假,最終無法交賬等組織管理問題不僅難以防治,未來還會反復(fù)出現(xiàn)。
評價(jià)體系問題
人們對評價(jià)體系的問題議論很多,詬病也比較多。在超精密裝備產(chǎn)業(yè)及相關(guān)主要技術(shù)領(lǐng)域,這些反映主要集中在3個(gè)方面。
1.導(dǎo)向偏差。評價(jià)的結(jié)果往往既不是問題導(dǎo)向——問題實(shí)際上沒有得到解決,至少是沒有很好地解決;也不是目標(biāo)導(dǎo)向——確定的目標(biāo)沒有實(shí)現(xiàn)。評價(jià)所依據(jù)的所謂階段性成果——如文章、專利、獲獎(jiǎng)等離真正解決問題、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)還差得很遠(yuǎn),而收獲者卻得到了很多,包括“帽子”“位子”,也包括繼續(xù)得到資源和配置資源的權(quán)利。
2.不負(fù)責(zé)任。評價(jià)體系中往往只有肯定的一面,只能表揚(yáng),不能批評,結(jié)果是互相吹捧,大話滿天,解決不了實(shí)際問題,也沒有人真正承擔(dān)責(zé)任。
3.過于突出個(gè)人,突出當(dāng)下,嚴(yán)重影響合作,影響傳承。這些問題對于特別需要長期艱苦努力攻關(guān)和團(tuán)結(jié)奮斗的超精密裝備產(chǎn)業(yè)及相關(guān)技術(shù)發(fā)展尤其有破壞作用。
西方發(fā)展路徑的影響
市場經(jīng)濟(jì)也是一把“雙刃劍”。大約從20世紀(jì)90年代起,發(fā)達(dá)國家的制造裝備(也包括少數(shù)超精密裝備)開始進(jìn)入中國,結(jié)果是在大幅度提升我國制造業(yè)水平和能力的同時(shí),對本土的裝備產(chǎn)業(yè)和相關(guān)技術(shù)研發(fā)是一種巨大的沖擊——你研發(fā)的東西還不如能買到的好,還有必要研發(fā)嗎?市場經(jīng)濟(jì)就是要讓企業(yè)和研發(fā)自生自滅,適者生存。筆者這一代人對當(dāng)年的往事記憶猶新。只要市場上能買到的政府就不該管,不該有政府支持的研發(fā)項(xiàng)目——自1985年科技體制改革到美國特朗普政府第1次發(fā)動(dòng)對華“貿(mào)易戰(zhàn)”“科技戰(zhàn)”,這種思想影響了我們大約30年。類似的事情在其他國家也發(fā)生過。筆者在科學(xué)技術(shù)部工作時(shí)曾與當(dāng)時(shí)的俄羅斯教育與科學(xué)部副部長(曾任蘇聯(lián)科學(xué)院微電子技術(shù)研究所所長)多次討論過,他告訴我截至20世紀(jì)80年代初,華約國家的集成電路芯片總產(chǎn)量還大于北約國家,而蘇聯(lián)解體的20年后,蘇聯(lián)國家的集成電路產(chǎn)業(yè)已基本不復(fù)存在。這就是所謂的“贏家通吃”——市場經(jīng)濟(jì)條件下高技術(shù)研發(fā)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的常見現(xiàn)象。
實(shí)際上發(fā)達(dá)國家的超精密裝備產(chǎn)業(yè)及相關(guān)技術(shù)也都是在各自政府的組織引導(dǎo)和支持下發(fā)展起來的。以筆者相對比較熟悉,也是超精密裝備的著名企業(yè)荷蘭阿斯麥公司(ASML)、日本尼康公司(Nikon)、日本佳能公司(Canon)等為例,這些企業(yè)都曾直接或間接地得到過大量的政府項(xiàng)目和政策支持。特別具有諷刺意味的是,作為超精密裝備的重要組成部分,我國集成電路裝備產(chǎn)業(yè)近年來的快速發(fā)展恰恰不是因?yàn)槭袌鼋?jīng)濟(jì),是美國政府用反市場的政治手段給中國廠商讓出了空間,而中國也用我們的政治體制優(yōu)勢集中力量抓住了機(jī)遇。
事實(shí)一次又一次地教育了我們。規(guī)則都是人定的,發(fā)展道路都是結(jié)合各自國情探索出來的,切不可迷信和全套照搬西方的那一套。要說不遵守規(guī)則,資本主義國家的代表美國最不遵守規(guī)則。
3、下一步工作的建議
要更加重視超精密裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
1、要志存高遠(yuǎn),以培養(yǎng)出我國走到世界前列的第4類企業(yè)為大目標(biāo),長期關(guān)注并堅(jiān)定支持中國超精密裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
在設(shè)定節(jié)點(diǎn)目標(biāo)和階段性任務(wù)的基礎(chǔ)上,總體任務(wù)的支持期限建議能保證10年以上。
2、應(yīng)該充分保證發(fā)揮好我們的體制優(yōu)勢和需求優(yōu)勢
在當(dāng)下全球環(huán)境,尤其是在原有的產(chǎn)業(yè)和科技全球化環(huán)境發(fā)生劇烈變化的情況下,能夠?qū)Τ苎b備產(chǎn)業(yè)有龐大持久需求和能夠集中優(yōu)勢資源長期攻關(guān)以解決相關(guān)系列問題的只有中國。不能從國際市場上得到的要支持,暫時(shí)能得到但隨時(shí)有“斷供”危機(jī)的要支持,當(dāng)下還沒有“斷供”危機(jī)的也要支持。只有這樣才能徹底解決“卡脖子”問題,真正做到自立自強(qiáng)。
為此,還應(yīng)該集中多方資源,如長期特別國債,建設(shè)一批高水平的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺和演兵場(試驗(yàn)線、驗(yàn)證線)。使國內(nèi)的用戶企業(yè)能夠放心使用國產(chǎn)超精密裝備,幫助他們形成全球競爭力;也促使眾多的裝備企業(yè)提高水平和能力,向超精密裝備進(jìn)軍。
要更加強(qiáng)調(diào)發(fā)展超精密裝備相關(guān)的體制機(jī)制創(chuàng)新
1、將促使3支隊(duì)伍的長期、穩(wěn)定、密切合作當(dāng)作推動(dòng)超精密裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重
企業(yè)是技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展的主體沒有錯(cuò),但超精密裝備集成的技術(shù)都是新技術(shù)、新成果,中國的裝備企業(yè)發(fā)展時(shí)間短,集成資源的能力與國外大企業(yè)相比還差得很遠(yuǎn),如果沒有政府的大力組織和支持,把用裝備的和做基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)的隊(duì)伍統(tǒng)一起來形成攻關(guān)力量,其發(fā)展也會沒有保證,至少也是步履非常艱難的。
2、鼓勵(lì)長期資本、耐心資本
近年來我國對長期資本、耐心資本支持科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的呼聲日益高漲。超精密裝備產(chǎn)業(yè)和相關(guān)技術(shù)的攻關(guān)時(shí)間長,不大可能短時(shí)間內(nèi)見到經(jīng)濟(jì)回報(bào),特別需要長期資本、耐心資本的支持。而且特別適合于“投早投小”,使科技人員能夠心無旁騖地堅(jiān)持攻關(guān)。這種隨研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展逐步放大力度的支持還特別有助于3支隊(duì)伍間增強(qiáng)信任感,促使大家能夠長期堅(jiān)持共同奮斗。
3、對超精密裝備產(chǎn)業(yè)和相關(guān)技術(shù)發(fā)展的評價(jià)應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)問題導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向
在項(xiàng)目和政策支持上應(yīng)杜絕“編故事”“講大話”;必須強(qiáng)調(diào)實(shí)事求是,強(qiáng)調(diào)一步一個(gè)腳印地攻難關(guān),對違反者應(yīng)該有罰則。
進(jìn)一步加強(qiáng)組織管理
1、建議在每一個(gè)超精密裝備產(chǎn)業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)和相關(guān)技術(shù)的支持項(xiàng)目中明確業(yè)主,落實(shí)責(zé)任制
要特別強(qiáng)調(diào)任務(wù)的系統(tǒng)性、關(guān)聯(lián)性和工作節(jié)點(diǎn)、管理到位。由于領(lǐng)域和任務(wù)的特殊性,一般的科技項(xiàng)目管理不適應(yīng)超精密裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的管理需求。
2、避免重復(fù)投資和重復(fù)建設(shè)
近年來超精密裝備產(chǎn)業(yè)和相關(guān)技術(shù)成為關(guān)注熱點(diǎn),人們議論頗多,網(wǎng)上也常有炒作,容易成為吸引資源投入的故事題材。但真正有條件發(fā)展的地點(diǎn)是不多的,尤其是人才資源、學(xué)科技術(shù)積累和裝備條件,強(qiáng)行上馬的結(jié)果往往是倉促下馬,很難維持。
3、集中力量攻難關(guān)
在超精密裝備產(chǎn)業(yè)和相關(guān)技術(shù)方面近年來我國進(jìn)步很快,有些裝備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并進(jìn)入生產(chǎn)線實(shí)際應(yīng)用。應(yīng)該保護(hù)相關(guān)企業(yè),給他們以更大的發(fā)展空間;不要再重復(fù)研發(fā)、重復(fù)生產(chǎn),形成國內(nèi)企業(yè)的新“內(nèi)卷”,尤其要避免挖人挖技術(shù)的相互拆臺。事實(shí)上我們還有許多難關(guān)難點(diǎn)沒有攻克,政府和社會資源的支持更應(yīng)該集中在這些難關(guān)難點(diǎn)上。
最后,筆者再次強(qiáng)調(diào),當(dāng)前世界百年未有之大變局給中國超精密裝備產(chǎn)業(yè)及相關(guān)技術(shù)帶來的機(jī)遇遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于困難和挑戰(zhàn)。“堅(jiān)冰”已經(jīng)打破,“航道”已經(jīng)開啟,在以習(xí)近平同志為核心的黨中央堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下,我們一定能夠不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),克服困難,一步一步地攀上超精密裝備產(chǎn)業(yè)這個(gè)中國成為制造業(yè)強(qiáng)國征途上的高峰,實(shí)現(xiàn)建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的宏偉藍(lán)圖。
作者簡介
曹健林 季華實(shí)驗(yàn)室理事長、主任,國家新型顯示技術(shù)創(chuàng)新中心理事長??茖W(xué)技術(shù)部原副部長。主要從事EUV多層膜和相關(guān)工程光學(xué)技術(shù)研究。
文章來源
曹健林. 面向“十五五”的超精密裝備:挑戰(zhàn)與機(jī)遇. 中國科學(xué)院院刊, 2025, 40(5): 835-843.
DOI: 10.3724/j.issn.1000-3045.20250410002.
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