科技鍛造“精品”都市生活

本刊記者 黃曉蕾

科技鍛造“精品”都市生活

本刊記者 黃曉蕾

上海2020，我們的生活將是什么樣子的？

也許十年之后的今天，我們正通過家用智能終端，預定全家觀看明星演唱會的門票；也許我們正坐在家里寬視角大屏幕的OLED顯示器前，開著跨國視頻會議，輕松地談妥一筆生意；在寸時寸金的年代，先進的軌道交通調度系統及高速、舒適的磁懸浮列車讓我們的出行告別擁堵，也讓生活的空間更加舒心；高節能、超穩定的半導體照明，將全面取代傳統光源；十年后，上海將具備百萬千瓦級熱核發電核心部件的設計和生產能力，熱核發電比重迅猛增加，技術輸出能力大大增強；十年后，擁有自主產權，可批量生產的機器人，將廣泛深入各種服務領域……未來上海，將擁有完善的制造業技術創新體系和先進的自主核心技術，能夠為市民提供各種自主產權、升級換代、功能領先的產品。而這一切的實現，正是“精品上海”在“十一五”成果的積累下進一步朝著打造全新都市生活藍圖邁進的結果。

“十二五”期間，“精品上海”將面向創新驅動和轉型發展的需求，堅持“智能制造、綠色制造、服務型制造”的技術發展方向，聚焦國家戰略、立足上海戰略定位，著眼前沿領域，在集成電路、新型顯示、先進材料、海洋工程、人工智能、核電、先進制造共性技術等領域加快關鍵技術的突破和產業化進程，培育帶動性大、發展潛力大、技術密集度高、附加值高、資源能源消耗低、碳排放低的先進制造業，發揮上海在長三角建設“全球重要的現代服務業和先進制造業中心”中的核心和龍頭作用。

用“芯”難將得到極大解決

集成電路，通俗地說，就是芯片。芯片是大多數整機中附加值最高的部分，比如3G手機芯片占整個手機制造成本的50%；所以說，集成電路產業是信息產業發展的核心和關鍵。

隨著以物聯網、新能源、航空航天、生物醫藥、新材料、現代裝備制造業等為代表的戰略性新興產業的發展，我國集成電路產業面臨更高的需求和更多的機遇；而在“十一五”期間，我國的集成電路產業規模雖然從2001年占全球的不到2%提高到了2010年的9%，但其技術實力和制造水平還難以滿足國內市場的需求，80%的芯片依然依賴進口；缺“芯”成為困擾相關產業發展的極大障礙。

造成缺“芯”局面的主要原因是關鍵核心裝備嚴重依賴進口、先進成套工藝自主知識產權嚴重缺乏。長期以來，美、日等集成電路產業領先的國家政府利用其在全球產業的領先地位，在出口中國的關鍵制造裝備和先進成套工藝上設立了嚴格的許可證限制制度。因此，為了提升我國集成電路技術水平和產業能力，十二五期間，關鍵核心裝備的研發成為了重中之重；與此同時，為了滿足芯片種類繁多的應用，不同的產品及其實現工藝的開發也勢在必行。

作為全國集成電路芯片制造業最為集中、最具產能規模、技術水平相對最為先進的產業基地及全國最主要的集成電路芯片代工基地的上海，在“十二五”期間，將著力開展集成電路關鍵核心裝備、特色產品和工藝技術的攻關。

“十二五”期間，上海將開展投影光刻機、高端刻蝕機、離子注入機、清洗機、檢測設備等關鍵核心裝備的研究，掌握關鍵技術并獲得自主知識產權，具備與國外同類產品進行市場競爭能力，形成產業規模；將面向智能電網、電動汽車、高速鐵路、物聯網、消費電子等領域，開發形成高壓大功率器件、汽車電子、微電子機械系統等一批特色產品與工藝；還將面向未來電子技術與光子技術融合發展的趨勢，開發與互補金屬氧化物半導體工藝兼容的硅基光電集成器件與工藝，推動硅光子技術在高速接入、高速互聯、光纖到戶等新興領域的應用，初步建立光電集成工藝基礎。

預計到2015年，上海集成電路制造業的工藝技術水平將實現全面提升，進一步接近全球先進水平。開發成功硅基光電集成器件與工藝，推動硅基光電技術在高速接入、高速互聯、光纖到戶等新興領域的應用，為大規模光電集成時代的到來奠定工藝基礎。

更多優質、清潔、低耗的產品即將問世

從原材料變成產品，是一個漫長而復雜的過程。在這一過程之中，需要一系列的技術來實現這一改變，這些技術，統稱為制造技術。如今，傳統制造業已經開始與信息、新材料和現代管理等技術的相互融合，并綜合應用于產品設計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務乃至回收的制造全過程，成為了真正意義上的先進制造技術。

制造業是國民經濟的物質基礎和產業主題。當前，我國的制造業盈利水平還比較低，經濟效益丞待提高。從制造業人均產值衡量，中國目前僅為美國的八分之一；制造業產品偏于低端，重大裝備制造技術，特別是核心技術過于依賴國外；我國在國際制造產業分工中仍處于低技術、低附加值的層次，高技術產業出口的80%以上出自中國的外資企業；能源和材料利用率低，產品能耗比國際先進水平高出40%。因此，我國尤其是上海必須大力發展先進制造技術，重點研發制約我國制造業發展，占領制造業高端的前瞻性、基礎性和共性的先進制造技術。

先進制造共性技術的研發是我國從制造大國走向制造強國的強有力支撐，同時也是提高企業競爭力、順應21世紀“低碳經濟”發展的必要舉措。

“十二五”期間，上海將圍繞本市高新技術產業重點領域和戰略性新興產業的培育需求，通過基礎性和前瞻性先進制造技術和工藝研發，提升上海制造業的自主創新能力，形成技術含量高、創新能力強、資源消耗低、環境污染少、經濟效益好、服務能力強的特色。

先進制造共性技術具有基礎性、前瞻性和適應不同行業需求的共性特點。上海將在應用為導向、企業需求為主體的前提下，依托科研院所、高等院校的技術力量，加強產學研合作，注重技術創新和資助知識產權的形成和應用。“十二五”期間，上海將著重在“數字化設計與制造技術”、“現代制造工藝技術”、“綠色制造與再制造技術”、“現代制造服務技術”和“復雜裝備與大型設施的安全運行控制技術”五個方面開展研究。研發出多專業協同設計技術、虛擬設計與制造技術、制造知識工程技術、制造執行系統（MES）技術、全生命周期管理技術、基于商務智能的管理決策技術；材料結構性能一體化制造技術與工藝、微納制造技術與工藝、仿生及生物制造技術與工藝、新能束制造技術與工藝、高速高精度加工工藝與技術；資源減少、再利用及再生的工藝技術和方法、廢舊產品在制造工藝技術和自動拆解工藝與技術、無廢棄物制造工藝技術和循環制造體系、廢棄物資源化利用工藝技術；制造服務產業鏈協同技術、制造服務資源共享技術、現代制造服務平臺技術、復雜裝備與設施的運營監控與智能維護技術；以及極端環境下服役的重大裝備的健康監測問題等技術。“十二五”期間，將有更多優質、清潔、低能耗的產品即將問世。

儀控系統將使核電更加安全

前些日子日本大地震引發了全球對核電安全的熱議。事實上，核電是一種安全、清潔、高效和經濟的能源，是目前唯一能夠大規模替代化石燃料的能源；核電站就是利用核能來大規模生產電力的發電站。壓水堆核電站是使用高溫高壓輕水作為冷卻劑和慢化劑的核電站，是目前世界上使用最廣泛的一種核電站類型。

>>未來上海，將擁有完善的制造業技術創新體系和先進的自主核心技術，能夠為市民提供各種自主產權、升級換代、功能領先的產品。

在新能源時代，如何讓核電更加安全、有效地發揮作用呢？核電站數字化控制系統測試驗證平臺正是用來驗證核電站數字化控制系統的功能性、可靠性和安全性的重要平臺。如果說大型設備的加工制造技術體現了一個國家重工業的綜合實力，那么儀控系統則體現了工業控制領域的前沿技術，是一項隨IT技術發展而持續改進的技術，是現代化大型核電站和其他尖端工業領域的核心技術之一。

上世紀80年代初，國外公司已經著手研發適合核電站使用的基于微處理器的數字化控制設備和系統，產品從核電站信息采集系統開始應用并逐步向核島輔助系統控制、核蒸汽供應系統控制直至反應堆保護系統推廣。隨著計算機可靠性的提高和模擬式儀控設備逐步淘汰，目前新建核電站采用數字化儀控系統平臺已經成為不可逆轉的趨勢，國際市場有多家國外公司可以提供成熟的核電站用數字化儀控系統平臺。2007年，我國全面引進了美國西屋公司AP1000三代核電技術，其中包括儀控系統設計、系統集成、設備鑒定和部分儀控設備制造技術。這些引進的先進技術為我國實現再創新創造了有利的條件，通過對引進技術的消化吸收，研發制造出擁有自主知識產權的核電數字化儀控系統，掌握儀控的核心技術，擺脫長期依賴國外產品和技術的局面，滿足國家核電產業快速發展的需要。

隨著控制和信息技術的不斷發展和日益成熟，加之用戶對先進控制功能與管理功能需求的提升，采用全數字技術的儀控系統已經開始全面進入核電站的實際應用。國際市場有多家國外公司可以提供成熟的核電站數字化儀控電氣系統，但國內核電站全數字化儀控電氣系統目前被國外技術壟斷，成為核電裝備國產化的瓶頸之一，無法滿足我國核電長期發展和建設規劃的要求。為了更好地引進、消化、吸收和再創新這些技術并研發制造擁有自主知識產權的數字化儀控系統，引領國內核電數字化儀控系統設計、設備研發制造、集成或成套技術的發展，滿足國家核電快速發展的需要，進行該領域的科技建設是十分必要的。

“十二五”期間，上海將在對AP1000數字化保護系統設計、集成、測試、驗證技術的消化吸收基礎上，開發出具有自主知識產權的新一代反應堆保護系統平臺，掌握反應堆保護系統平臺的設計、測試和驗證技術；以新一代反應堆保護系統平臺為基礎，設計開發出用于CAP1400核電機組的反應堆保護系統，掌握反應堆保護系統的設計、集成、測試和驗證技術，具備反應堆保護系統的自主研發和設計能力，初步形成安全級控制系統的批量生產能力。掌握三代核電站控制系統核心技術和關鍵控制功能，具備核電站數字化控制系統的設計、實現、集成、測試、調試和壽期服務的全面工程能力。