机械制造专业落后吗,为什么近几年日本的制造业渐渐没落了?
日本企业之溃败,始于家电行业。
2009年,先锋电子陷入经营困难,将Pioneer的品牌使用权出售给苏宁电器。2016年,陷入巨额亏损的夏普卖身富士康。索尼也好不到哪去,在2008至2015年的8个财年里,累计亏损1.15万亿日元(695亿人民币)。最惨的莫过于三洋,先变卖部分业务,又整体卖给松下,最后又被松下卖给了海尔和投资基金。
日本引以为傲的汽车产业,也不容乐观。
2016年4月20日,日本第五大汽车制造商三菱汽车承认油耗造假。不到一个月内,日本第二大轻型汽车生产商铃木汽车也承认燃效数据造假。就连称霸全球的丰田,蝉联4届冠军后,在2016年被大众超越,让出了全球销售第一的宝座。
日本企业的集体溃败,在“财富世界500强”榜单上亦见端倪。1996年,日本上榜企业多达99家,与美国并驾齐驱;2006年减少至70家;2016年仅剩52家,比20年前,锐减了近一半。
短短20年,日本企业经历了什么,为何呈现集体溃败的趋势?
日企的技术偏执狂,创新过度经济学家约瑟夫·熊彼特将创新定义为“发明和市场的新结合”,在经济领域能够与市场相结合的创新,才是有效创新,仅仅是技术上的突破,那只能属于科学家实验室里的游戏。
日本制造企业对技术有着偏执的追求,为了让产品提高1%的性能,不惜投入30%的成本,导致日本制造在价格上失去了国际竞争力。技术过盛导致产品性价比降低,市场售价往往高出其他企业同类产品的几倍,甚至几十倍。譬如夏普,一直致力追求与众不同,为了证明自己的技术能力很强,会制造只有夏普才做得出来的特殊面板,例如四原色液晶电视Quattron、氧化铟镓锌面板。这种“不标准”的产品越多,就越难卖给外面的顾客。
对一般消费者也是如此,夏普常附加一些抬高成本、却是伪需求的功能。例如四原色电视的色差精细,但是与其他品牌的差距,不一定大到消费者愿意多花钱的地步。又如夏普推出一款机器人自动吸尘器,还附有语音功能,一些单身女性觉得很可爱,但多数人觉得这样的功能只是想抬高售价而已。
在科技创新风起云涌的年达,夏普误判了全球电子行业的主要发展趋势,一失足成千古恨,卖身富士康。
缺少用户思维,营销意识淡薄日本大企业营销意识淡薄导致失场失利。日本企业重技术而轻市场,以技术决定市场,导致产品和市场严重脱节。缺乏合作意识导致企业难破发展瓶颈,日本有着浓厚的匠人文化,强悍的研发人员可以在技术领域攻无不克,这既养成了日本企业的技术自信也导致了他们的盲目自大,以致缺乏合作意识。
立石泰则所著的《死于技术:索尼衰亡》一书中就提到,技术是索尼成名立万的根本。但最后,索尼的衰亡也是过度依赖于技术。长久以来,日本消费电子品牌都痴迷于技术的提升,迷信“酒香不怕巷子深”的原则。但在当下,消费电子产品更新迭代速度加快,技术的“超进化”被置于一旁。只要保持足够的表面噱头,就能够吸引到消费者的关注。真正隐藏于产品内部的技术创新,反而容易被忽略。
在中国大陆消费市场,很少看到日本消费电子品牌的花样营销。在营销上真不如小米、魅族、乐视等消费电子品牌的强势,日本消费电子品牌的衰落也就在情理之中了。
从产业链层面看,产业链快速下沉、细分化是不争的事实。越来越多个性化分支产品的出现,让习惯集中化研发、生产的日本消费电子品牌难以跟上形势。再加上越来越多的技术被后来者替代,让日本消费电子品牌深陷泥淖无法自拔。
终生雇佣制,日企不能承受之痛大企业员工的终生雇佣制也是日本企业日益衰落的原因之一。
以往,在提到日本企业的“员工一般会在一家公司干到老”,我们都认为这一制度可以保障员工权益、提高员工忠诚度。但实际上,不少日本企业都被终身雇佣制这种“国企病”拖累着——在这些日资企业,“铁饭碗”、“论资排辈”及“领导说了算”等机制非但没有提高员工忠诚度,反而使一些员工在混日子,中国籍员工、日籍员工都是如此。
既不能开除那些不合格的员工,又要指望所有的员工都能认真工作,这就得靠员工的“自觉性”了。但既然不认真工作不会被开除,并且也对收入没有多大影响,那我为什么要累死累活地拼命工作呢?
有些责任心强的员工,即使看不惯这种工作氛围,想跳槽,也很难。因为,其他公司不辞退员工,也没有员工辞职,没有留下岗位空缺,没法录用你。这就导致大量的员工被固定在自己并不喜欢、也并不怎么适合自己的岗位上,无法发挥专长,造成人力资源的极大浪费。而且员工一旦跳槽,工龄将在新单位从头算起。这就导致,员工在跳槽后收入往往不增反减,因此,员工不敢轻易跳槽。
而那些能接受这种体制的人,就不大会去钻研创新。毕竟只要工龄越长工资就会越高,既然年轻人干得再多、干得再好也很难升职,很难涨工资,那我为什么要努力?
终身雇佣制随着社会经济的发展逐渐成为日本大企业的樊笼,磨灭了绝大多数员工的激情,产生了极大的惰性。
日企对华方针战略的失败日本以家电为龙头的对华投资从一开始到后来的方针一直就是失败的,不愿意合资倒逼中国‘穷则思变’,于是有了海尔、长虹、康佳、TCL、创维和顺德的家电产业群。如果日企一开始就跟中国企业合资,是可以通过合资一直占领中国市场的半壁江山,而且可以在世界市场上跟中国一起共进退的。
在中国的另一个失误就是日本企业基本没有长远战略,其在中国的投资只是将中国视为一个廉价的生产基地,没有长远战略布局。只注重短期利益,缺乏双赢思维,甚至呈现出抗拒本土化的倾向。
尽管日企是第一批来中国淘金的跨国企业,但他们来中国的原因,并不是认识到了中国市场未来的巨大潜力,而是在签署“广场协议”导致日元升值后的无奈选择——必须到海外进行生产加工,以降低由于日元升值抬升的经营成本。在2000年之前,他们普遍低估中国市场的消费潜力,在2000年之后,他们又普遍夸大中国市场的经营风险。
战略上的短视,使得日企在面对中国消费者时,普遍轻视品牌管理,弥漫着盲目的自信情绪。对内则发展出相对封闭的企业文化,普遍不愿意擢升中国员工担任管理层,高层中很少有中国人或华人,在关键决策上依赖日本人内部沟通,导致决策缓慢,典型如日企在手机市场的集体溃败,其产品更新速度仅为欧美和韩国企业的三分之一。研发上也同样如此,与欧美等跨国企业相比,日企在华设立研发中心的积极性、深度、力度和广度都远远不及。
“一流产品销日本,二流产品销欧美,三流产品销中国”,是长期以来中国人对日本企业的普遍感觉,部分日企在中国存在狭隘傲慢的心态,奉行歧视性经营和双重标准。比如在中国生产的某些丰田车只配两个气囊,而在国外市场上投放的车则普遍配有5个气囊——这不仅是商业道德的缺失,也是对中国相关法律法规的漠视。
总之,在中国的日企都是一副随时拔脚就走的心态,把中国的国家风险无限放大。时至今日,日本企业的指导思想一直如此,这也是日本企业在中国市场越走越窄的根本原因。如果在中国市场一直如20年前那样称霸,日本家电企业不会如现在那么悲凉。
日本整个国家的文化就是不鼓励创业互联网源于创新,源于突破旧有体制,独立创业。但在日本,整个国家的文化就是不鼓励创业。在互联网或移动互联网,日本几乎被苹果、雅虎、Facebook、谷歌、亚马逊等公司垄断,日本也几乎没有本土的互联网企业可以与之抗衡。
日本的风险投资人不会轻易将资本撒向创业者,在他们看来,一家公司的信誉与品牌、创始人的资历更重要,而产品是否足够创新有前景则不是他们关注的焦点,创业者从0到1的跨越相对更为艰难。
日本互联网不发达的另一大原因还在于,日本的线下服务体系太过于完善。
比如日本东京是线下实体店最为密集的城市,大街小巷遍布着各种连锁便利店,据资料显示,日本7-11、全家、罗森便利店,总数超过5万间,随处可见的药妆店,如松本清、杉药局等,总数超过2万间。遍布各地的大型百货与特色卖场以及自动售货机,让日本人在自己的生活圈与视野可及处,几乎可以买到他的生活所需的物品,而日本人正是被这种线下优质的体验与服务惯坏了,反而让电子商务的体验与服无法超越线下实体店的。
日本企业常年维持的良好形象的倒塌还有一点,日本企业常年维持的良好形象的倒塌,也是一大因素。虽然说企业形象被破坏不一定是造成失败的主要原因,却推波助澜,恶化了企业的生存环境。有时候企业的一些昏招,甚至让企业破产消失都是有可能的。奥林巴斯和东芝都在这两年遇到了重大财务丑闻,偷税漏税,伪造财务数据,使得企业的美誉度降低,也就导致企业的抗风险能力进一步降低了。
既然这个不好,那个不好,那国产家电厂商干嘛还收购国外家电品牌呢?其实套用一句话:幸福的家庭都是相似的,不幸的家庭各有各的不幸——企业的倒闭各有各的原因,但企业的资本都是相似的——收购国外家电品牌,或许承接了相关债务,但是收获了经营渠道、品牌知名度、知识产权、各种现成的工厂车间、高素质的员工等等。既然我承受得起低价竞争,说明我这个企业抗风险能力大,收购又算得了什么?利大于弊啊。
所以,以后的趋势就是,各种行业都会出现国产品牌收购国外品牌的情况出现。在微观上,很多都是一种偶然(谁能想到财务丑闻呢);在宏观上,却是一种必然。三洋、夏普、东芝这些曾经叱咤全球的日本骄傲,一个个成为某种意义上的国货。经济实力的增加必然会导致这种并购的增加,现在我们看到的,不过是历史滚滚车轮下的社会现实罢了。
固步自封,未作出正确的战略选择和投资日本家电巨头固步自封,未能踏着时代的节奏作出正确的战略选择和投资而大大伤了元气。先有松下在录像机上看不准世界潮流是VCD和DVD将会替代录像机,在录像机上过分投资,1990年代的大连华录就是其中之一。松下最大的失算是在等离子屏还是液晶屏上,决定巨资投入等离子屏。结果很快就证明松下是错误的。这下鼓舞了夏普,夏普便在液晶屏上投入几万亿日元。素不知黄雀在后,液晶屏的优势被韩国三星抢了过去,导致夏普一失足成千古恨,把整个企业转让给郭台铭,百年老店就这样玩完了。
而索尼本来无疑是日本家电企业中最有型,最时尚的一个,既有摄录设备,又有IT设备,还玩时尚的音乐盒电影。可是在转型的过程中需要摆平公司内部各个部门的利益,结果在内部纷争中错过了最佳时期,被美国苹果抢得头把交椅,成功地完成了商业模式的华丽转身,成为世界首屈一指的品牌商,把创意与终端完美结合,做出了巨大的市场。三星也没落在后面,与苹果平分了数码时代的大蛋糕。日本企业基本都被这股时代的洪流甩下了车。
难以承受持续的低价竞争从表面上看,中国品牌所掀起的一连串低价竞争是引发日企危机的导火索。能经得住打击的企业,第一条就是能接受持续的低价竞争。很多人觉得低价就是廉价,意味着质量变差、品控变差、感受变差。但这种低价确实带动了中低消费市场,其次又让高高在上的大品牌不得不应对这种低价竞争,从而打造出更便宜且质量更好的产品来。就拿小米手机来说,它的出现不就极大促进了安卓手机市场的竞争态势。当然产品好不好,我们另当别论。小米的出现确实拉低了安卓手机的平均价格,尤其是高端手机。
企业最怕的便是价格战,因为这会导致利润急剧下降。解决的方法只有一个,就是提升高附加值产品的竞争力,这也是日企的强项。但很不幸的是近几年发达国家市场恶化,日企又未能抓住中国经济发展的机遇,反倒让韩企钻了空子。同时在最发达市场和最大市场失去支撑后,日企的衰落便不可避免了。
最终,在无法承受低价竞争,高端产品又卖不出去的情况下,日企的经营状况不断恶化。东芝与夏普不都是因为面临来自中国品牌的激烈竞争,导致利润率降低而不得不出售家电业务吗?同样的例子还有更早的IBM电脑业务,所谓的竞争更多的是市场的竞争,并不一定有技术就能活下去的。
归根结底,无关技术,也无关经营,日企的问题就出在日本人本身。日本人失去了往日的创造力,既不愿冒险开拓新领域,也不愿放血自救实行结构改革。结果,当然是被蒸蒸日上、全力冲刺的国产品牌打得毫无还手之力。
高官无能,低层愚忠最后说一点,日本的大企业可以分为两种,一种是创业家族保持影响力的大企业,并不一定是家族企业,但创业家族在人事方面有决定权,比如丰田汽车,铃木汽车,这种企业的强项是战略决策速度快。也有软肋,一旦决策错误可能导致致命伤。
另一类企业,就如东芝和夏普,其高层是从公司内部提拔上来的,每一届总经理做3-4年,然后就换人,很难期待这些领导有什么先见之明,因为他的责任和任务是在任期内少犯错误,所以,这一类企业的领导层通常没有创新能力,不求有功,但求无过。比起市场竞争,他们更擅长于在同事之间搞关系。
那为什么大部分日本的大公司没有落到东芝和夏普的地步呢?
应该说,很多公司也不同程度地遇到相同的问题,只是没有暴露出来。另一方面,日本大企业的上层虽然无能,但其中层非常坚固,所以,最上层的领导像走马灯似地换,短期看似乎并不影响其经营管理。
关于这一点,哈佛大学的杜维明教授有非常精典的观察,他指出:“儒学在日本的发展不是孝道,而是忠君。”也就是,日本人可以不孝,但不能不忠。不能说日本社会完全是这样,但有一定道理。忠诚是美德,但同时一个社会和一个企业要有修正领袖错误的能力,才能保证其可持续发展。否则,可能导致全军覆没。
中国机械制造的现状如何?
据中研产业研究院发布的《2019-2025年机械制造工业行业现状分析及市场发展趋势研判报告》统计数据显示
我国机械制造工业行业整体运行分析
一、中国机械制造工业行业总体规模分析
2018年,中国机械制造工业行业市场规模达到29.44万亿元,较2017年增长超9.4%。
二、中国机械制造工业行业经营规模分析
图表:2016-2018年中国机械制造业经营规模
资料来源:中研普华
三、中国机械制造工业行业经营情况分析
2019年1—4月份,全国规模以上工业增加值同比实际增长6.2%,总体保持平稳运行态势。1—4月份工业生产运行的主要特点:
一是工业生产总体稳定。受春节假日移动以及增值税率调整、同期基数变化等因素影响,工业生产增速在月度间有所波动,但从累计增速看,仍保持平稳运行态势。1—4月份工业生产增速比一季度回落0.3个百分点,与2018年全年持平,比上年四季度加快0.5个百分点,总体仍在合理区间运行。
二是多数行业保持增长。1—4月份,41个大类行业中除汽车行业外,增加值均实现同比增长。其中,电气机械、仪器仪表、专用设备、化纤、非金属矿物制品、烟草等行业保持两位数增长。
三是多数产品实现增长。1—4月份,统计的605种主要工业产品中,有355种产品产量实现同比增长,占58.7%。其中,城市轨道车辆、起重机、挖掘机、新能源汽车、民用钢制船舶、铁路客车、铁路机车、中成药、钢材、化纤、空调等主要产品保持两位数以上增长。
四是高技术产业增长加快。1—4月份,高技术制造业增加值同比增长8.7%,增速较一季度加快0.9个百分点,高于全部规模以上工业2.5个百分点;占规模以上工业的比重为13.6%,同比提高1个百分点。其中,电子及通信设备制造业增长10.8%,增速较一季度加快1.4个百分点;航空、航天器及设备制造业增长8.3%,加快0.4个百分点;医药制造业增长7.2%,加快0.7个百分点;计算机及办公设备制造业增长4.7%,加快2个百分点。
五是新产品快速增长。1—4月份,具有较高技术含量和较高附加值的工业新产品产量保持快速增长。其中,3D打印设备、移动通信基站设备、新能源汽车、城市轨道车辆、太阳能电池等产品产量增长较快,同比分别增长358.9%、159.4%、41.1%、32.1%和17.1%。
六是工业出口交货值增长加快。1—4月份,规模以上工业出口交货值同比增长5.6%,增速较一季度加快0.8个百分点。十大工业品出口行业中,工业品出口9增1降。其中,专用设备制造业出口交货值同比增长11.7%,加快1.7个百分点;电气机械和器材制造业增长9.2%,加快1.3个百分点;计算机、通信和其他电子设备制造业增长4.9%,加快2个百分点。
为什么很多国家造不出高精密机床?
不是很多国家造不出来高精密机床,而是只要很少的几个国家能造出精密机床。
机床这个词,说起来很沉重啊,因为机床行业很大。
要搞明白高精密机床为什么不好造,咱们要先弄清楚,什么是机床?机床有多少种?
机床的核心都是啥?
还有最后一个问题,这玩意挣不挣钱?从商业市场的规律来看,比较挣钱的玩意,应该最后都能被中国攻克。
我们不谈机床发展的历史了,总之是二战后国外发明的,数控机床的兴起在1950年后。
机床是干什么的?大部分的朋友都会说:“机床是工业母机”。那你知(ji)不知(ji)道到,这个母机是什么的?
机床是用于加工金属材料,木质材料的工具。有部分朋友会将塑料机械也算成大类的机床领域。(这个我们不需要深究,咱们都来聊聊)
从机床加工的产品角度,还有加工工艺上面,咱们详细的给你梳理一下。都有哪些玩意是机床?
这上面一个机型就是一个小细分行业。这还是观察员整理不是很详细的情况。(看着辛苦给点关注)
对于机床行业配套的领域还有:模具行业,工量具行业,刀具行业,数控系统(CNC),传感器行业。以及支撑机床基本结构的导轨,丝杆,桁架这些行业。
从机床加工工艺上面来说:车铣刨磨,精雕,切割,注塑——一切都为了成型“型成”,成的是最后工件的外形。
在数控系统发展起来后,就有各种复合的加工中心。各种超大型机床。
你如果看不懂上面的分离是正常的,你如果看的懂,那真的是对这个机床行业爱的深沉,恨得透彻。(我们回头说为什么爱恨交加)
所以,大部分想象的机床可能是这样的:(小型加工中心及电火花线切割),这属于切削类机床。
还有这样的:(折弯机,压力机,这属于成型机床)
其实还有这样的:(注塑机)
还有激光,木工等锯切机。(下面是激光切割机)
机床是好东西啊!“床子一响黄金万两,床子不动都是噩梦”。
不管是不是接触过机床,上面大致就是机床的样子,分类,还有应用的领域。
那么咱们来聊聊,机床都由什么构成的?都由哪些参数,“精密”这个词都跟哪些技术有关?我们就只聊数控机床了。毕竟这玩意是高端玩意,这玩意才是未来。
所有的机床必须要具备的是:
1、软件层面,控制系统,对应的硬件层面是:控制器。
2、执行系统:伺服驱动器,伺服电机(你可以理解为电动机)。
3、传动结构:丝杆,导轨,泵,阀门,液压系统,减速机构。
4、大型机床还需要:储能系统。
5、传感器:编码器,力传感器,吨位仪,位置传感器。温度传感器。
好了,大致差不多了。如果想要做成机加工产线,可能还需要MES系统。(这个咱们就不详细聊了)
聊正题:
到底是谁决定了机床的精度?不敢卖弄风骚,咱们直接说:绝对精度,和重复定位精度。
绝对精度很好理解,绝对精度就是所有的硬件,轴承,齿轮,丝杆,导轨,组装误差,组合在一起,这个设备最后具备的精度。
更直白的说就是,如果你的所有零部件精度都在±0.01mm(行业内叫一个丝的精度)。那么在完美装配的情况下,这玩意理论上绝对精度就是一个丝。
这个是可以通过各种测试传感器,或者专门的测试仪器,甚至通过加工的工件给测试出来的。
但是,这个绝对精度只有参考意义,真的没有使用价值。
因为一个机床在使用的过程中,一定会有磨损,一定会有因为各种干扰造成的误差。那就需要另外一个精度:重复定位精度(MTBS)。
重复定位精度,不严谨的表述就是:10000次运动,或者更多的次数的运动,机床都可以在一定的范围内。数控系统的这个测量,一般可以通过外部的测试仪器,或则通过对代码进行监控能够看到相关的偏差。
如果重复定位精度,可以±0.01mm,那么理论上这个机床的生产精度就是±0.01mm。
那么什么东西决定了重复定位精度?1、绝对精度。正常来说,如果你的设备各种硬件精度都非常低。机床精度达不到,我们首先找原因,就是看你是不是机械结构设计出问题了。工件加工有误差。
绝对精度可以和重复定位精度持平,怎么达到这个持平?
就是靠数控系统的算法优化。数控系统常用的是G代码,这也是一种编程语言。
运动学其实很简单:学过初中物理的都知道。运动就分为:直线运动圆弧运动,其他的运动都可以用这两种运动进行拆解。高端一点说就是微积分。
经典的电子凸轮,加减速均匀转变,都是基于最基础的运动学模型。
在运动学模型之后,又把动力学模型加入到机床应用领域。所谓的动力学模型,就是把真个机床变成一个有机体。
用一个形象的比喻:运动学模型,就相当于人只动胳膊。动力学模型相当于,在人动胳膊的时候,为了保持身体的平衡和协调性,并且让胳膊动作更自然,舒服。身体其他的部位也需要动。
所以动力学模型中,有大量的振动抑制算法的控制。
算法的补偿,用一个形象的解释是:伺服电机转一周的1/36000分之一。编码器也就是传感器,会输出一个数值,告诉控制系统,我确实做到了行走多少毫米的距离。当目标点是美国,结果有偏差的时候,数控系统会修正这个动作的轨迹,修正的办法是让电机多转一点,或者少转一点。
就跟你要去拿一个东西,人眼是会调整你的手,运动轨迹,以便可以准确的拿到物体。
所以,如果说硬件的丝杆,导轨,可以用人工刮研,研磨的方式不断实现绝对精度达到±0.01mm。
那么数控系统所决定的重复定位精度,那真的是经验,运动控制,动力学控制算法决定的科技核心。
数控系统是高精密机床的真正的核心。
所以全球顶尖的机床玩家都在极少的几个国家。先别着急喷,咱们再来看看2019年全球机床出口各个国家情况。
看到没有,中国是全球机床生产的第一大市场。但是中国并不是机床出口的第一大市场,全球机床出口大国在德国,日本两个国家手里。
我们在深入的看看,为什么德国,日本会是机床出口的大国?来看看,中国市场数控系统是什么样的格局,国内数控系统是日本的fanuc,日本的三菱,德国的西门子,中国台湾的新代,以及国内的广数,华中数控把持着。你自己看看这市场份额格局。
有不少朋友经常列例如德国的DMG,大隈机床,马扎克,德国通快,德国舒勒,美国哈斯机床等等。
咱们就不列举了,本身不同的机型类型,就很难有可比性。甚至经常会误导人。
那么啥玩意决定了机床发展呢?有可能,有产业需要机床,有人出现买机床,才有人研发高端机床啊。看看国内2019年数控系统下游行业的应用。
聚焦咱们大部分人都了解行业:汽车是第一大市场,3C电子市场第二,之后是家电,半导体等市场。
这些产业的特点是啥?
这些是老牌的美国,日本,韩国,欧洲的德国,意大利,中国台湾经济第一轮腾飞的支柱产业啊!
很明显是这些行业,支撑了这些国家和地区装备制造业的升级。
更具有特点就是,中国机床市场就是依托于中国庞大的制造业市场才取得了生产量第一的宝座。(咱么不谈高不高端)
消费市场的需求带动了装备制造业的发展,这是铁律。因此,只要中国还是全球制造业大国,我们必将能够在装备制造业,机床领域取得突破。
高端精密机床不是梦,只是需要时间而已。
【耗费我一整晚的码字,有兴趣的留言多聊聊】
芯片制造除了用光刻机?
目前芯片制造是离不开光刻机的,光刻机就是芯片制造的灵魂,不可取代。而有些人说蚀刻机可以,我只能说他们根本没有搞清楚光刻机和蚀刻机的原理和区别。那为什么光刻机无法取代?蚀刻机又是什么?
芯片制造过程是怎样的芯片的制造过程其实是非常复杂的,所以为了让一些非业内人士看得懂,我自己总结了一下,尽量用简单的语言说明白。首先来看下一个成品芯片长什么样,如下。
芯片简单的说就是把集成电路缩小到一个硅晶圆上。怎么实现的?有以下几个主要步骤:硅晶圆制备→定制集成电路→设计光罩→光刻→蚀刻→芯片封装。
1,硅晶圆制备:制作半导体芯片的第一步就是制作硅晶圆,硅晶圆是用冶金级硅制作成一个圆柱体,然后用精密机械切割而成的。
2,定制集成电路:这一步是由工程师根据用户需求设计逻辑控制图,并转化为集成电路图。相信很多人在大学时代接触过电路图对不对,有点记起来了吧。
3,设计光罩:光罩就是光刻掩膜版,是将前面定制的集成电路做成片状的光掩膜版,它的作用是让电路图透过光罩投影到硅晶圆的感光胶上。
4,光刻:这是制作芯片的核心步骤,对应的设备就是光刻机和蚀刻机。硅晶圆上面有一层薄膜感光胶上,紫外光通过光罩将定制电路刻到感光胶上。
5,蚀刻:蚀刻就是将不需要的感光胶部分磕掉,这样蚀刻完以后剩下的部分就是电路图了。这样就实现了电路缩小到晶圆上。
6,芯片封装:最后就是将做好的芯片交给制造厂进行封装和测试。
怎么样,我说的应该还比较易懂吧,但实际过程情况远比我讲的复杂。
为什么说光刻机是芯片的核心从刚才讲解的光刻过程,可以看到,这个过程跟洗照片是非常类似。洗照片是把影像用底片复制到相片上,而光刻是我们把设计好的集成电路图通过紫外光源用掩模板刻到硅晶圆上。相对于蚀刻来说,光刻要复杂得多,比如一片光罩其实就有几十层,感光胶也根据不同情况要用不同的材料。
光刻机技术壁垒很高,需要高度专业的光学技术和电子工业基础,以及变态的制造精密程度。研发光刻机需要投入巨大的资金和人力支持,而制造一台光刻机需要整合数百家科技,数万项专利技术,数十万个精密部件,所以说光刻机还真不是你想搞就能搞出来的。
目前全球有能力研发制造光刻机的企业可以用手指头掰出来,最好的光刻机企业是荷兰的艾斯摩尔ASML,可以用。ASML可以说是处于垄断地位,如果他不授权你用,你就没得用,相当于被人扼住喉咙。这也是我们为什么一定要研发自己的高端芯片和光刻机的原因。
蚀刻机和光刻机的区别了解了前面的芯片制造工艺,就该知道很多人说的蚀刻机代替光刻机是不行的,这就是芯片制造的两个工艺步骤,缺了蚀刻机也是万万不行的。
现在的蚀刻有干法蚀刻和湿法蚀刻两种,所以对应有两种蚀刻机。
湿法蚀刻是一种利用化学试剂将晶圆表面的多余薄膜腐蚀去除的方法,因为是在液态环境下实现的,所以叫湿法蚀刻。干法蚀刻是利用等离子体,轰击晶圆表面薄膜,使其产生挥发性从而实现蚀刻。
我国的光刻机和蚀刻机处于什么水平我国光刻机起步较晚,但经过十几年发展,已经在逐渐掌握光刻机技术,但是和国外公司相比,仍然处于明显劣势。我国光刻机最高水平可能是上海微电子,90nm工艺制程,而ASML已经达到5nm制程。
同时,在精密机械制造方面,我国也是落后于德国、日本等一线企业。
相对来说,我国的蚀刻机情况比较乐观,处于世界领先水准。我国7nm的蚀刻机已经走出国门,向其他企业出口。最先进的应该说我国5nm制程的等离子蚀刻机,也取得了很多成果。
综上,光刻机是芯片制造不可取代的核心设备,而我国还有很长的路要走,我们期待这那一天的到来。各位有不同见解的欢迎在下方评论交流。关于【机械制造专业落后吗】和【为什么近几年日本的制造业渐渐没落了】的介绍到此就结束了,热烈欢迎大家留言讨论,我们会积极回复。感谢您的收藏与支持!
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