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科学仪器国产替代难,难到“令人发指”

发布时间:2023-05-30|【      】

  你好,C919。
  2023年5月28日,国产大飞机C919迎来商业首航。坐在这个航班第一排的民航局局长、中国商飞董事长、东航总经理以及工信部党组书记,向全世界证明着中国国产替代的进程。
  《华尔街日报》第一时间发文评论称,C919商业首飞意味着波音和空客几十年来的“双头垄断地位”在中国市场受到了挑战,尽管这一挑战规模尚小,却颇具象征意义。是的,它象征着我们已经不能再容忍核心技术受制于人的窘境。曾航在他的新书《大国锁钥:国产替代浪潮》中提到:“从来没有一个时间点像今天这样,中国人对于“卡脖子”、国产替代有这么高的关注度。”这个过程跟我们每一个人息息相关,很多产业必须要面临一个国产替代的情况。
  1、国产替代风潮背后的逻辑
  2022年,国产替代发生了很多具有标志性的事件。C919大飞机、003号的航母下水……总体来看,2022年国产替代的突破是相当之大的。
 图源:微信读书(出版社供图)
  在军用领域上,003号航母的技术水平突破新高,运用到的很多新技术,包括精密光学、特种钢材、输电与控制系统等等,使得歼20、歼16等很多先进战斗机的发动机问题得到了解决,这是很重要的一个标志性事件;
  在民用领域,受到俄乌战争影响,欧洲天然气短缺,导致中国制造的LNG船在去年的市场占有率中得到大幅提升,提升至将近30%,这是一个很了不起的进步,说明中国造船工业取得了一个很大的突破;
  在汽车行业,国产车的表现十分亮眼。自主品牌的市场占有突破50%,中国汽车出口总量突破300万辆,尤其是新能源汽车,新能源汽车2022年的产销量双双突破700万辆;
  还有我们的医疗器械领域,腹腔镜、手术机器人等高端医疗设备也取得了很大的突破;
  航天领域中国空间站全面建成;
  半导体领域去年实现了设备的重大突破,如国产光刻机,还有北方华创的蚀刻机。
  以上篇幅展开叙述说这么多,其实背后是为了体现我们对基础工业水平的重视程度。为什么要格外重视呢?举个例子,关注国际新闻和俄乌冲突的朋友能观察出来,俄罗斯打的比较狼狈,核心的原因是什么?根据观察,根源是俄罗斯基础工业水平的大幅退化,前线用到的那些武器装备,我们往深处去研究,大部分都会和新材料、半导体产生联系,还有一些加工设备,俄罗斯在苏联解体以后,基础工业水平严重衰退,相反中国的基础工业水平在过去的十年取得了很大的进步。
  

 

  图源:微信读书(出版社供图)
  这里有一个权威数据。欧盟每年会发布全球企业研发投入的报告,在这全世界研发投入最多的2500家公司里,美国占到了779家,中国是597家,那俄罗斯有多少家?俄罗斯只有1家。甚至于俄乌冲突的时候,俄罗斯要向伊朗去进口无人机。
  中国入选的数量超过了所有欧洲国家的总和,中国在过去十年里对于基础工业的研发投入上是有很大提升,尤其是华为,它的研发投入在全世界所有的公司里面是排名第二名,仅次于谷歌。
  

 

  图源:微信读书(出版社供图)
  然后看这张图,这是一些顶级的工业产品,比如说歼20隐形战斗机,它里面要用到什么东西,比如说头盔瞄准系统、相控阵雷达、一体成型座舱玻璃、机身的复合材料、还有3D打印的机身框架和高推动比的航空发动机,这些技术及产品非常依赖于基础工业的进步。
  

 

  图源:微信读书(出版社供图)
  去年很重要的事件:003号航母的下水。003号航母运用到的大量新技术,比如说电磁弹射,这个技术全世界仅中美两国掌握,比如说工程雷达,还有上面的先进材料,这些技术全都依赖很强的综合工业体系,这也意味着,中国基础工业上的巨大进步,让中国成为少数能生产顶级工业产品的国家。
  更进一步,基础工业的提升的好处不光只体现在军用领域,还反馈在民用领域,比如大疆做的无人机。不要小看这样的产品,中国在旋翼无人机领域在全世界是遥遥领先,无人机要用到的工业加工的技术的进步,这背后其实要溯源到苹果供应链,因为苹果对供应链的高标准锻炼出的中国工业加工能力,对类似大疆这样企业的成长是有很直接的推动的。
  2、一点突破,带动相关领域5~10年
  截止到2022年,国产替代发展相对比较好的一些产业多达十余个,有消费电子、高铁、工程机械、军工、航天……
   
  图源:微信读书(出版社供图)
  互联网就非常典型。它和大家的日常消费联系密切,同时产业链又相对比较简单,市场有需求但又不需要有紧密的上下游联系。从研发的角度来看,造大飞机需要涉及到上千家企业、高校的协同,但是研发某个互联网产品,可能只需要十几个工程师,在一个小作坊里面就做出来了,所以说互联网的国产替代做得非常好。还有一些后发产业,比如说2000年以后才兴起的产业,像新能源汽车、无人机,这些产业的起点都很低,但正因为中国的工业基础的不断持续积累,使得在竞争的时候就没有被扔下太多。另外,在研究很多国产替代的时候发现,往往一个点取得突破后,会协同带动相关领域、衍生行业的5-10年的巨大的突破。就以发动机为例,这两年国产航空发动机、比如太行发动机,实际上取得较大突破。所以这两年新的机型,列装的数量比之前多很多,比如歼20、歼16还有歼10c,都呈现井喷式的增长,而背后的原因就是航空发动机的突破发展。同样的道理,假设我们的半导体取得重大突破,很多行业都会收益,比如说人工智能、轨道交通、新能源能新基建,某些产业间的联系是高度确定的。
  图源:微信读书(出版社供图)
  下面要讲的,就是国产替代推进比较困难的一些产业,比如说半导体、化工、制药、工业软件、高端机床等。化工产业是一个高度依赖基础科研的产业,实现国产替代的难度很大,为什么呢?以韩国的半导体举例,韩国的高端制程芯片在很长时间里是把中国台湾甩在后面的,苹果手机早期的芯片也都是在韩国三星的工厂去做代工。但是在过去几年,中国台湾尤其是台积电,在高端制程这一领域,远远地把韩国甩在后面,标志性的分水岭是在2019年。2019年,日本对韩国实施高端半导体材料的禁运,这无疑给韩国带来了巨大的打击。为什么日本的半导体材料可以在全世界遥遥领先?原因在于半导体材料,而材料最基础的要靠基础化学。我们细数了一下,日本在2000年后获得诺贝尔化学奖的有8位。实力差距非常明显。很多国产替代推进比较困难的行业,是高度依赖基础科研的,不止化工和制药,日本光诺贝尔化学奖得主2000年之后就出了8个,而中国到现在为0。
  图源:微信读书(出版社供图)
  上图是国金证券整理汇总的关于国产替代的细分赛道,并且列出了实现国产替代的难度程度,比如难或者极难。其中科学仪器被分在医药大类下,国产化率5%,替代难度系数“极难”,核心难点为“系统性工程,产品稳定性需要长时间打磨”。
  值得注意的是,科学仪器国产化替代的难点甚至涉及到其他同时被列出的细分领域,如:数控系统、示波器、电子测试仪器、操作系统、生物试剂、色谱填料、3.0T以上NR等等。可见科学仪器国产替代的难度之大,令人发指。
  3、有效加速国产替代,政策该如何导向?
  半导体行业的国产替代,在过去一年里,不管是进口数量还是出口数量都在猛增,这体现了一个问题:两极分化。
  在成熟制程,28纳米以内的,进展快,未来价格将进一步降低,很多行业都会受益,因为其实真正需要用到3纳米高端芯片的领域比较少,比如电动车、手机等,甚至包括军工航天,这些产业更多考虑的是稳定性可靠性,并不是考虑了处理器的先进程度,这是一个好消息。价格使得供求关系改变,包括手机降价,电动车降价,这都跟芯片产能增加有很大的关系。
  图源:微信读书(出版社供图)
  半导体国产替代进程的加快,也让我们看到一个很有意思的一个现象,虽然中国科技原创能力跟美国比有很大差距,但我们的追赶能力极强,讲得更通俗些,很多先进的科学技术,还有跨时代的产品,往往是美国人先发明的,但中国跟进得很快,我们把这些东西产业化,大规模去制造的能力很强。
图源:微信读书(出版社供图)
  举个例子,最近最火的是什么?是ChatGPT。这样划时代的产品往往是美国先发明的,还有智能手机,苹果手机是乔布斯先发明的,电动车是马斯克先发明的,但是中国跟进得很快,往往是迅速把它产业化,具体是为什么呢?因为中国是全世界最擅长建工厂的国家。
  引用世界经济论坛的数据,全世界132座灯塔工厂,在工厂的建造运营以及智能化水平上,全世界最好的132家工厂,中国占了50家。
  图源:微信读书(出版社供图)
  以苹果工厂举例,来说明这个观点就十分有信服力。苹果的工厂是全世界水平最高的工厂之一,iPhone是全世界最难造的工业产品之一,为什么会这么难?
  根据苹果2022年公布的供应商数据来看,全世界610个工厂,中国大陆占259家,日本96家,整个欧洲加起来只有21家,美国是49家,中国台湾是37家,韩国是30家,越南23家,印度只有9家,整个南美洲只有7家,中国占据42.4%!
  图源:微信读书(出版社供图)
  比如富士康想要在郑州建造一个新的iPhone工厂,它需要哪些东西呢?首先需要快速的土地准备,要先把土地腾出来。当时郑州筹建富士康工厂的时候,有15个村子搬迁,8000多个居民要需要搬走,全世界只有中国能在短时间内把土地腾出来。当时郑州富士康工厂原址上有一家纺织厂,是当地的纳税大户,但是因为处在富士康规划区中,马上就让该企业搬走了,只有中国有这样的效率。其次,厂房的快速建设。原规划工期12个月,但是迅速压缩到4个月。当时建设急需一台空气压缩设备,整个河南省没有几台,就跑到郑州地铁上去看,刚好那边有一台,就把这个设备搬过来,为什么?因为郑州富士康是省长亲自抓的工程,这个工厂太重要了,比地铁还要重要,地铁可以先停工,但要优先先保证富士康工厂的建设,所以4个月的时间就把工厂建起来了。iPhone上的很多零件都需进口,电子元器件的价格的波动较大,如果走完整个进出口的报关流程,对富士康来说风险很大,所以一般这样工厂都建在保税区里面,包括上海特斯拉的超级工厂。建在保税区里面的话出保税区就等同于出国,要再走一遍关税的流程,但是好处是进口的零部件,不用走这个流程,它很方便。当时郑州市很快就把保税区的配套做好了,当时还有郑州的国际机场,为了满足波音747货机的起降,政府对机场进行扩容,郑州的机场迅速成为了国内相当领先的货运机场,还有很重要的是30万工人的快速招聘,同时需要上万名的工程师,都只有在中国才能够做到这样的事情,才能想象这样事情。
图源:微信读书(出版社供图)
  从产业政策导向上,也可以体现,中国为了奋力追赶成为全世界最擅长建工厂的国家背后的战略选择。针对国产替代产业,大部分东亚国家基本上都是出口导向,比如中国、日本、韩国、中国大陆、中国台湾、越南都是非常典型的出口导向。为什么要这么做呢?一个最大好处就是这些企业一旦能够在国际市场上站住脚,一定是有很强的竞争力。
  相反你看到有很多国家,比如说像拉美的一些国家,像巴西、墨西哥,还有东南亚的一些国家,都在搞进口替代,其实这样很容易落入陷阱,尤其人口比较多的国家。因为本国国内市场大,外国商品要进入国内市场就有高关税,所以外资必须要到本地设厂,或者政府也扶持本地的工业巨头,就像印度扶持塔塔集团,但是这样会很容易掉到坑里去,牺牲本国国民的福利,因为这意味着你想买一个国产产品,需要花更多的钱,而且质量还更差。这样的企业,不具备竞争力,真正需要用政策壁垒把真正有竞争力的企业排除在外。
  图源:微信读书(出版社供图)
  对比引入上海的特斯拉超级工厂,对整个中国的汽车产业的带动是相当之大的。特斯拉一降价,本土的品牌就扛不住了,也要降价,就会有一批排名比较靠后、竞争力很差的汽车厂倒闭,倒闭不是坏事,这是市场自然选择的结果。而这对于中国人来说,是一件好事,相当于花更少的钱开上了更好的汽车。国内的工厂经过筛选之后,到国际上又有了更好的竞争力。中国汽车出口近两年呈现的猛增的态势恰恰就验证了这个观点:出口导向的产业政策对国产替代进程有着非常明显的带动提升效果。
  而反观科学仪器行业,近几年外企巨头纷纷在国内设厂、大力发展国产化。一方面应对相关政策,另一方面降低在中国这个巨大市场里的制造及运输成本。未来某一天,中国制造帮仪器买家们“把‘进口仪器’价格打下来”的时候,国产仪器是坚守不出还是一决高下呢?
  4、国产替代、自主可控五要素
  对于国产替代化,我们还需要有一套模型,去把那些高度确定需要国产替代的行业给筛出来,哪些行业是高度不确定性的,大家也要筛出来,避免走一些弯路。
  图源:微信读书(出版社供图)
  上图是倪光南院士总结的自主可控的标准5要素:
  第一个,知识产权标准,要自主可控;
  第二个,技术能力,要自主可控;
  第三个,发展主动权,要自主可控;
  第四个,供应链,自主可控;
  第五个,要具备国产资质。
  所以如果我们用倪院士的这5个标准去衡量很多国产替代,其实会发现这几年出现了一个很不好的现象,很多项目打着国产替代的旗号在骗国家经费或者骗投资人的钱,而用这个标准我们就可以看到谁才是真正的国产替代,谁是假的、冒牌的。
  最后,中国国产替代最大的缺憾实际上是在原创。前面提到了全世界大部分的科技创新,包括一些划时代的产品,包括像智能手机、电动车,还有一些药品、人工智能基本上都是美国在引领,我们要正视差距,要善于去学习美、日、德比较强的地方。
  图源:微信读书(出版社供图)
注:本文转载自仪器信息网,根据2月20日《星海情报局》曾航发文及微信读书公众号而来,部分内容有改动  

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