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贴片机国产化的难点与瓶颈
贴片机应用领域广,技术含量高,并能带动精密机械制造、高精密传感、高性能马达制造、图像处理、X-Y伺服控制系统、软件等相关基础产业。从上世纪90年代初开始,国内先后有原电子部二所、715厂二所、43所、4506厂、熊猫电子、风华高科、上海现代、上海微电子、羊城科技等数十家企事业单位尝试过贴片机的国产化工作,但至今未有一款国产贴片机进入市场。
比如,1994年,上海无线电设备厂又与日本合资组装过贴片机,后因日方变更而终止;2002年上海微电子装备公司与上海交大合作制成一台贴片机样机,未有商品化的后续消息;近年,华南理工大学与肇庆新宝华电子有限公司也对贴片机进行合作开发。
通过调研,NEPCON展会上SMT设备,主要原因归纳起来有以下几点:
一是贴片机结构复杂、技术含量高,国内基础工业积累不足。
贴片机是机电光等多学科一体化的高技术精密设备,仅元器件就有1到2万个,国外贴片机企业一般采购其中的70%,另外30%进行公司定制,而恰恰是这30%元器件国内企业由于缺乏基础技术人才,无法进行生产。
二是贴片机研制费用高、投资风险大,民营企业无法保证持续的资金投入。
目前,贴片机生产并未得到的足够重视。以往国有企业开发贴片机,通常是拨专款立项攻关,企业搞出样机组织鉴定,然后项目随之结束,缺乏持续创新的动力。
民营企业创新活力强,是目前研制贴片机的主要力量(国内从事SMT设备制造的厂家有几百家,几乎都是民营企业),但规模小、实力有限,缺乏生产样机后进一步研制与提升的资金投入。
同时,国内企业一旦新品研制成功,国外企业便立马降价打压国内企业,导致国内企业研发资金链断裂,无法在性能日新月异的贴片机市场竞争中存活。
三是SMT产业标准体系不完善。
标准体系是整合供应链的关键。SMT技术、新材料和新工艺的快速变化,以及成本和环保的双重压力,迫使产品规格标准频繁变化,对SMT标准制定提出新的要求。长期以来,我国SMT产业过度依赖国外IPC标准,未根据中国SMT产业实际情况制定完备的标准体系。国内虽然制定了GB19247、GB3131、QJ165等标准,但存在标准繁杂、不成体系等问题。
此外,国内SMT积发起制定的国际标准也得不到强有力的支持和保护。比如,IPC-9853个由中国SMT企业发起,历时4年制定的IPC标准,但在2013年7月被IPC撤销,并未作任何说明和解释,伤害了中国SMT企业的竞争力。
四是SMT技能人才缺乏。
SMT设备涉及机械、电子、光学、材料、化工、计算机、自动控制等多学科。目前,国内仅有少数高校将重点放在工艺设备开发或微组装/封装领域,与SMT配套的学科、和教学体系建设刚起步,很难满足SMT行业发展需求,同时行业对电子制造技术研发和人才培养的牵动也不足,制约了SMT制造竞争力的提升。

如果这种模式持续下去,中国半导体企业可能也会成为国际市场上的积竞争者,进一占全球市场份额。事实上,这正是中国在2014年制定《中国制造2025》时所设定的雄心壮志:中国的终目标是到2030年成为半导体行业所有领域的全球。
从长期来看,中国半导体行业在全球的份额可能达到35%至55%。随着中国半导体企业加速海外扩张,行业利润率可能会大幅压缩。其结果是美国半导体公司将无法再维持目前的高研发强度。当前的创新良性循环可能会逆转变成恶性循环,美国企业陷入竞争力下降、市场份额和利润下降的恶性循环。
电信网络设备行业的经验印证了这些变化。由于重大的担忧,该行业目前处于中美摩擦的中心。2000年,三家北美公司——朗讯、北电和摩托罗拉——成为全球企业,总收入约为1000亿美元。在互联网泡沫破裂后的科技低迷时期,需求枯竭,网络设备公司的收入大幅下降。到2005年,这三家公司的总收入下降了45%。结果,他们重组业务削减成本,包括研发成本。尽管他们保持着与前相同的12%的收入投入,但他们的年度研发支出总额从120亿美元下降到67亿美元,在短短五年内减少了45%。
这削弱了它们在不断发展的无线设备市场上保持技术于欧洲竞争对手和支持新产品开发的能力,正如全球运营商正在推出基于新技术标准的无线网络一样。与此同时,上世纪90年代中期进入市场的中国制造商开始以更低的价格推出“足够好”的网络设备。中国的竞争者在国内和新兴市场迅速扩张,到2008年已经占领了全球约20%的市场。在随后的十年里,中国电信网络设备公司的份额几乎翻了一番,达到38%。
同时,三个前北方美国巨头终被欧洲竞争对手收购,收购价格仅为其先前估值的一小部分。如今,美国还没有无线接入网络基础设施的供应商,这对于5G网络的推出和管理至关重要,5G网络是下一波应用的基础,这些应用将改变全球经济,因为它们带来了从大规模物联网应用到自主车辆的方方面面。
“全球准入”才能实现半导体行业的双赢

SMT设备的国产化路径
经过十多年的探索,贴片机基础技术在国内已经成熟,随着SMT技术在计算机、网络通信、消费电子以及汽车电子等的广泛应用,实施贴片机国产化战略时机已经成熟。
一是引进与培育相结合,通过产业投资基金等方式,鼓励国内企业并购国外二流贴片机企业。
采用三星贴片机产业发展模式,通过产业投资基金等多方式并购国外二流贴片机企业,在此基础上实施自主创新战略,集中力量研发贴片机视觉技术、运动控制、软件等关键技术。定位中低速、高精度、高灵活性贴片机市场,在当前经济环境不景气的背景下,通过并购、入股等方式收购具备技术优势但市场销售不佳的厂商(比如荷兰安比昂等),综合集成现有技术基础,降低研发成本,大大缩短产业化进程。
二是集中国家优势力量,联合成立专项研发团队,并加强技术研发与市场对接。
贴片机生产涉及多学科领域,单个企业很难完成,必须考虑上下游各环节协作、联合发展。建议以机电自动化程度高的大型国企为主体,组织国内分散研发力量,联合成立研发机构,同时配套专项基金并积引导社会资金进入,多渠道保证持续研发能力。同时,技术研发与市场对接同步进行、相互促进,加快产业化进程。
三是优化市场环境,加快制定中国SMT产业标准体系。
一方面,应积参与IPC新SMT相关标准的制定,对已有的中国SMT产业标准,应从国家层面加强力度。另一方面,应顺应中国SMT市场产品、技术发展趋势,积引导制定国内电子制造组装工艺质量技术标准,沟通分享国内SMT企业成功规范,推动其发展成为新的行业标准。
四是成立SMT研发基地,加强人才培养和国际合作力度。
国家应结合产业发展战略和区域发展优势,围绕SMT相关技术和工艺基础较好的研究院所、高校、企业,设立以SMT为核心的电子制造技能实训基地,培养大批技能型SMT人才。同时,加强国际交流合作,积参与国际学术交流会、课题研讨会。

美国目前是全球半导体行业的
美国半导体公司将这一市场地位成功转化为强劲的财务业绩。在过去五年中,它们的年平均股东回报率接近14%,比标准普尔500指数高出4个百分点以上,截至2019年11月,它们的总市值已达到约1万亿美元。这种持续的财务实力对于该行业在未来继续大力投资研发至关重要。
事实上,美国半导体行业之所以在全球处于地位,主要有赖于大量研发投资所带来的技术进步和产品创新。半导体是由高度的制造工艺生产的高度复杂的产品,其改进往往需要在硬科学上取得突破,这往往需要多年才能实现。
在过去的十年里,美国半导体产业在研发上投入了3120亿美元,仅在2018年就投入了390亿美元——几乎是世界其他国家半导体研发投资总和的两倍。美国在基础研究上投入了大量资金,这有助于填补学术突破和新商业产品之间的鸿沟。然而与其它国家相比,美国投资多年来一直持平或下降。
技术使美国企业建立了创新的良性循环,从大规模的研发工作中产生了的技术和产品,进而带来更高的市场份额,通常也会带来更高的利润率,这将继续为良性循环提供动力。
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