——半導體加工設備
基本被日本、美國霸占。目前蝕刻設備精度最高的是日立。比如東麗、帝人的炭纖維,超高精密儀器、數控機床、光柵刻畫機、光刻機(ASML)等等,這些是美日嚴格限制出口的。
一塊CPU要制造出來,需要N多設備和材料。全球前十大半導體設備生產商中,有美國企業4家、日本企業5家。
——半導體材料生產
半導體芯片需要19種必須材料,缺一不可,且大多數材料具備極高的技術壁壘,因此半導體材料企業在半導體行業中占據著至關重要的地位。
而日本企業在硅晶圓、合成半導體晶圓、光罩、光刻膠、藥業、靶材料、保護涂膜、引線架、陶瓷板、塑料板、TAB、COF、焊線、封裝材料等14種重要材料方面均占有50%及以上的份額。
日本半導體材料行業在全球范圍內長期保持著絕對優勢。全球70%的半導體硅材料,都是由日本信越化學提供。
——超高精度機床
超高精度機床和材料學并為工業之母。這一領域是日本、德國、瑞士的天下,其中日本更是領先世界一大截。
世界最高精度機床主軸來自日本精工,美國F22猛禽戰機就用日本機床SNK(新日本工機)的5軸龍鏜銑。
全球超精密加工領域中精度最高的母機,來自于日本捷太科特Jtket的AHN15-3D自由曲面金剛石加工機,此設備主要用來對各種光學鏡頭和藍光鏡片模具進行超精密車削及研磨。
全球70%的精密機床都搭載著由日本Metrol研制的世界最高精度的微米級全自動對刀儀。
中國高精尖科研設備銅材主要提供商、國家重點扶持機構中鋁洛銅向日本生田產機購買一整條伸銅雙面銑面切削生產線;世界幾乎所有汽車品牌上的銅材加工都要利用生田產機的設備完成。
——工業機器人
工業機器人是未來50年全球大力發展的產業,目前工業機器人的技術基本掌握在日本手中。
機器人四大家族:日本發那科、安川電機、瑞典ABB、德國庫卡。其中發那科是全球工業機器人銷售記錄保持者、利潤保持者、技術領導者。德國庫卡最弱,其核心技術基本外購,目前被美的收購。
工業機器人有三大核心技術,其實也就是三大核心零部件的關鍵技術:控制器(控制技術)、減速機、機器人專用伺服電機及其控制技術。
——頂尖精密儀器
美日德基本壟斷,其中美國10家、日本6家、德國4家、英國2家 。
美日都是諾貝爾獎大國,日本從2000年開始基本每年一個諾貝爾獎,其中之一就是離不開其高端儀器的制造及使用。
舉幾個例子。日本SATAKE長期致力于發展稻米方面的機械設備,旗下囊括的糧食食品設備、實驗檢測設備、關聯環境機械設備等市占率均為第一位。
全球主要稻米糧食國家政府與企業均與SATAKE有合作,包括中國、美國、東南亞、南美等地區。
目前全球高端電子顯微鏡主要有兩大品牌:日本的JEOL和美國的FEI。全球唯一一臺原子納米級全息電鏡也已經被日本開發成功——來自日立。
醫療硬件的最高峰之一,全球僅有的6臺投入使用的重粒子癌放療設備有5套在日本、1套在德國,目前選擇不開刀而接受重粒子線放療的患者中有80%是在日本進行的。
醫療科技硬件兩大最高峰的另一個——質子束放療加速器,由日立與北海道大學發明,整套設備售價超2億美元,全球裝機量不超15臺。
——全球工程器械排行榜
美國卡特彼勒、terex分列第一、第三,日本小松、日立分列第二、第四,中國徐工進入前十。
2016年中國大力發展基建,讓日本小松同比暴漲97%、日立暴漲42%、神鋼增長29%。
——全球碳纖維排行
高端軍事、工業、汽車、飛機等都離不開碳纖維。碳纖維技術基本被日本東麗、東邦、三菱麗陽壟斷,目前中國T800還不能完美量產,東麗目前已經在玩T1100G了。
繼碳纖維之后, 源自日本的新材料SIC纖維將又一次推動世界技術革新,新一代飛機的發動機核心零部件將采用日本開發的新材料。
——光學
世界先進光學玻璃制造商有日本保谷光學Hoya、日本小原光學Ohara、日本住田光學Sumita、德國肖特光學Schott。
日本住田光學的光學玻璃無論在制造工藝,還是在產品種類上都全面領先其他同行。
光學領域最重要母機之一的大型衍射光柵刻劃機,全球只有3-4個國家有能力造,日立保有最高刻劃精度10000g/mm,直接影響光學領域的研究。
——發電用燃氣機輪
三菱重工、日立、西門子的天下。世界最高熱效率發電用燃氣輪機就來自日本三菱重工的M701J,同時這也是世界最大功率的發電用燃氣輪機。
——脫銷催化裝置
發電機的心臟,目前該領域被日立壟斷。每一套脫硝催化裝置的體積都相當于一座多層住宅,中國各個電廠都是其客戶。
——垃圾焚燒設備
強大處理能力的垃圾焚燒設備是城市化推進中不可或缺的環保設備,日立造船引領此領域,其客戶遍布全球,中國安裝了26件。
——石化領域最關鍵的一種母機:PP/PE大型擠壓造粒機
擁有完全自主設計兼制造能力的全球就3家(日本2家、德國1家)。神戶制鋼則擁有全球最高占有率,PP/PE擠壓造粒機是化工廠必備的設備,中國石油化工集團公司與中國石油天然氣集團公司都是日企的客戶。
——工業水泵
由日本ebara(荏原制作所)設計建造的世界最高單體揚程最大流量、也是最耐用的工業水泵被用于山西引黃工程。
——企業級掃描儀
日本富士通的天下。旗下有“表單印刷-識別-電子化合體技術”的發明者——富士通pfu。
富士通pfu利用自己世界最高市場份額的商用掃描儀和獨立開發的光學字符識別軟件(ocr),幫助中國國家統計局高效準確地完成了世界最大規模人口普查 。
——血液診斷設備
國家食品藥品監督管理局指定北京市醫療器械檢驗所,將全球血液診斷設備制造商老大——日本希森美康的血細胞分析儀作為國家標準,以此來審查檢測全國所有血細胞計數設備的質量,并用于日常精確度管理的提升。
——全球氧化鋅避雷器
領先企業——東芝三菱電機產業系統株式會社(tmeic),向中國首條由境外引入兼目前世界上線路最長的天然氣輸送項目——西氣東輸二線工程提供全部高壓變頻器與高速電機。
東芝三菱電機產業系統株式會社同時保有世界最大容量的電壓源型變頻器與高速電機。
——光伏逆變器
光伏逆變器是將太陽能電池所發出的直流電逆變為交流電,并承擔系統保護作用的光伏電站關鍵設備之一。
日立與東方電氣集團在華的合資公司東方日立,向中國乃至全球最大規模的水光互補光伏發電站,提供上百臺高出力、高轉換率的光伏逆變器。
——HFC-23分解回收裝置
日本月島環境工程與旭硝子、大金工業研發的世界最先進的有效破壞率超過99.99%的HFC-23分解回收裝置,占據了全球銷毀HFC-23氣體所需設備的3成以上份額,我國發改委是其客戶。
HFC-23別稱氟利昂23,是當今全球氣候變暖的元兇,屬極難銷毀型,必須控制它流入空氣中。
——海水淡化、廢水利用
在海水淡化、廢水再利用、超純水制備中被廣泛應用的反滲透膜等膜工業領域,以日東電工、東麗、帝人、旭化成為首的日本化工企業可以說掌握著相當的話語權。
——加氫反應器
加氫反應器是大型化工廠的必備,在為數不多有能力建造加氫反應器的國家中,日本神鋼與日鋼的熱壁加氫反應器常年保持在全球前列,神鋼也是唯一在設計核心材料組裝的整條制造過程中具備完全自主能力的廠商。
——核心卷繞設備皮帶張緊機
在所有板材加工領域(鋼板、汽車、家電、建筑)都必要用到的提供板材張力的核心卷繞設備皮帶張緊機,全球9成以上份額被日本JDC的RB21和Beltbridle兩種型號霸占。
——焦炭生成器
住友重機械作為老牌化工母機制造商,掌控著冶金制鐵、基礎原料焦炭的焦炭生成器大部分市場,中國、美英、中東大型石油公司都是其客戶。
——動力總成精密測試設備
不管是天上飛的、海里游的還是地上跑的,只要是移動型的機械物體就需要發功,而發功的前提是測功——日本Horiba(堀場制作所)在引擎傳動制動底盤排放等全套動力總成精密測試設備領域,具有壓倒性領導力,在汽車、坦克、飛機等領域都有不可或缺的作用。
——特殊類鋼材
世界最大特殊類鋼材制造商——日本daidosteel出品的引擎用傳動軸和船舶柴油引擎用開關閥分別占到了全球3成、6成份額,特別在傳動軸市場是當之無愧的NO.1,歷來為波音空客旗下主力客機引擎之首選。
——全成型電腦橫機
來自日本和歌山市的島精機制作所,是世界最快速全成型電腦橫機記錄保持者,同時還握有此領域全球6成份額,電腦橫機與工業縫紉機并稱為紡織業界的兩大母機。
——熱轉化處理領域
世界最大處理能力、最高耐壓的工業冷卻板式熱交換器——日阪制作所,份額方面與瑞典阿法拉伐并列第一。
另外日阪制作所利用熱轉換技術首創的高溫高壓滅菌系統,已被廣泛應用在生產醫療輸液器械、中草藥制劑、家常菜食材、調味料、啤酒、軟包裝飲料等領域的殺菌工序環節中,市場占有率達7成。
——證件制造設備
世界最大證件母機制造商日本unomatic,多年來向各國政府機關交付了電子護照制造、數距編碼、護照發行管理、激光式護照印刷機、鈔票剪裁機等各種自動化系統,包括面向中國出貨的存折制造設備。
——液壓式伺服沖壓機
川崎重工旗下附屬企業川崎油工,先后向中國第一大客車底盤生產商——安徽江淮汽車公司提供中國最大的(5000t/6000t)液壓式伺服沖壓機。
——電波暗室
電磁學的頂峰,各種機械、電子成品只要身上存在半導體零件就需要進行電磁波環境測試,測量電磁兼容最重要的設備就是電波暗室,全球最大規模電波暗室制造商是日本TDK。
——高端光纜
nict與住友電工、橫濱國立大學、optoquest株式會社共同開發出36光芯兼每條光芯都可以用3種模式傳遞信息的世界最強性能多功能光纖,實現了利用單根光纖進行10pbps級超大容量傳輸的可能性 。
——SDN-軟件定義網絡
當下最新興前沿的IT技術——SDN-軟件定義網絡,在加強底層選擇度與系統集成性并提升對網絡和資源訪問控制精細度的低成本平臺下,讓運營商或企業機構以更靈活的可編程化實現不同業務特性適配,使網絡的流量控制和轉發依賴于硬件設備的傳統模式架構發生根本性改變。
SDN的最初概念由stanford大學研究組提出,目前以nec為首的日本IT企業在研發應用化階段處于絕對的全球領跑位置。
——物聯網安全解決方案
是今后物聯網發展的重點。三菱電機與立命館大學利用大規模集成電路在作動時產生的獨特微細個體差異,創造出目前最先進的IoT(物聯網)安全防護解決方案——lsi指紋id。
——化妝品產業
化妝品產業需要精細化工、醫療、生物方面的科研積累,還需要營銷、設計。
目前世界上化妝品產業份額基本被法國、美國、日本、德國占領。由于韓流文化的風靡,韓國愛茉莉也發展為世界化妝品集團中的一員。
化妝品產業超級賺錢,拿歐萊雅來說,2016年歐萊雅在全球銷售總額為258.4億歐元(約合1892億人民幣),營業利潤為45.47億歐元(約合333億人民幣)。
在設計、營銷方面做得最好的是法國;日本技術實力最強,以資深堂、花王、kose等為代表;美國則是二者都有。
——樂器行業
樂器行業是日本、德國的天下。日本擁有世界樂器界的絕對王者——雅馬哈。
雅馬哈鋼琴是世界頂尖鋼琴家們的選擇,也被眾多的學校和音樂學院所推崇。日本雅馬哈在樂器界的地位非常高,在中高端領域都是全球霸主。市場份額方面,雅馬哈占股全球樂器市場的23%,名副其實的壓倒性優勢。
——電池
未來是電動車、氫動力、混合動力汽車的世界,其最重要的東西是電池,目前由日韓壟斷。
但在上游電池材料供應中,日本住友化學、東麗、昭和電工、三菱化學在純電動汽車上游產業鏈有壓倒性優勢。東麗、住友化學為松下、LG供貨。
——海底電纜
目前日本住友電工在此領域的技術為世界第一,由其開發的全球最輕海底輸電電纜已經向英國和比利時的海底電纜供貨,長度約130公里,價格為300億日元,并在菲律賓、東亞、印度尼西亞有廣闊的前景。
——CPU/GPU異構式超算系統
CPU/GPU異構式超算系統的提倡者兼此平臺程序軟件的先驅開發者、超級計算機界最高峰學術獎的新科得主——東京工業大學全球科學信息計算中心prof.satoshi matsuoka教授。目前全球幾乎所有高性能超算系統都是此架構的支持者。
——光纖傳輸
nict kddi研究所和古河電工在太平洋橫斷光纖傳輸實驗中,結合三方軟硬技術,全球首次使單根光纖的容量距離積達到1Exabps級別,打破了ntt先前保持的世界紀錄。
——量子計算
東京大學在世界首次采用III族氮化物普及材料(GaN-氮化鎵)作為量子點單光子源,成功生成可于常溫下操作的單一光子,邁出了量子計算的第一步。
——量子通信
東京大學prof.akira furusawa博士聯合ntt先端設備技術研究所,突破性地解決了進行量子隱態傳輸時承載在光子上的量子位信號因光學系統內元件配置制約導致的運算擴展瓶頸。
——矢量超級計算機
日本電氣宣布已開發完成最新型SX系列矢量超級計算機——SX-ACE。這臺采用sun架構的矢量超算雖然其總體運算能力排不進世界前5,但卻具備世界第一的單核性能和世界第一的單核內存帶寬,并利用獨到的工業設計實現緊湊化與低耗能。
——電腦多頭秤
電腦多頭秤的發明者、世界最大計量包裝解決方案提供商——日本ishida(石田)在如今全球電腦多頭組合秤量機市場占有7成份額。聯合利華、達能這類具備巨量產能的跨國食品企業是ishida的忠實支持者。
——三維圖形轉換軟件
小企業有大實力。由來自靜岡縣濱松市不足70名員工的elysium開發的三維圖形轉換軟件,自本世紀初開始為各非盈利型機構,以及跨國公司如NASA波音、達索、IBM、autodesk、西門子、戴姆勒、寶馬、福特等的主要項目提供支持。
——復合材料熱壓燒結爐
川崎重工為應對波音b787-9、b787-10增產和今后更大777x系列機型,最新設計打造的世界最大復合材料熱壓燒結爐,已正式在名古屋第一工場投入使用。
——太陽帆飛船等
世界首個成功展開并成功實現光子加速推進技術的太陽帆飛船——日本宇宙航空研究開發機構IKAROS飛船。
世界最高精度與第二臂展的引力波望遠鏡——日本LCGT(激光干折計超過3km的實物只有美國的2臺)。
世界最短波長的X射線自由電子激光(XFEL)研究設備——日本理化學研究所的SACLA。
世界最高密度超冷中子源生成設施——由日本KEK阪大RCNP和加拿大TRIUMF研究所共同建造。
——岡野工業
岡野工業,是員工僅6人、注冊資本金不足1000萬的絕對微型家庭作坊。
但是,其在民用領域擁有移動設備用鋰電池不銹鋼外殼的幾乎100%份額;在軍工領域是美國隱型戰機和NASA御用的炭素精加工技術提供者、美國國防省激光反射器用拋物面天線指定供應商;在醫療領域利用自己世界第一的沖壓技術成功幫助0.02mm的胰島素注射針問世,從此使糖尿患者打針不再疼痛。
——輪轉印刷
三菱重工與德國曼羅蘭、高堡都有過向報社提供運轉速度每小時18萬份的報紙用輪轉膠印機的記錄,不過在輪轉印刷領域他們只能并列第二。
迄今為止世界上最高速的倍幅報紙輪轉膠印印刷機由日本TKS(東京機械)在07年開發,印刷能力達到了每小時20萬份。
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結語
一個國家的稀土消耗量可以判斷一個國家的工業水平,任何高精尖的材料、原件、設備都離不開稀有金屬。
日本目前是世界第一大稀土消耗國,其稀土冶金水平世界第一。目前的美日都在大力發展物聯網、工業機器人、大數據云計算、新能源,這些都是今后世界發展的重點,從尖端專利申請我們就可以看出,美日現在到底在干嘛。
大數據分析的專利目前基本被美國IBM、微軟、日本日立、NTT、富士通壟斷。美日在搶占物聯網的技術、專利。目前近半的日企都開始應用物聯網技術。工業機器人一直都是日本的天下,也是今后第四次工業革命的重點。