全球碳纖維材料

碳纖維在高端軍事、工業(yè)、生活、汽車、飛機等都離不開。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(chǎn)，東麗目前已經(jīng)在玩T1100G了。波音、空客是東麗的?？?。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(fā)動機核心零部件將采用日本開發(fā)的新材料。

從飛機身的CFRP（碳纖維增強樹脂基復合材料）采用比率來看，歐洲空中客車和美國波音的最新中大型飛機已經(jīng)超過50%。在CFRP領域，日本企業(yè)的市場份額達到約7成。通用電氣GE將和日本石川島播磨重工、宇部興產(chǎn)聯(lián)合開發(fā)，以高壓氣體推動飛機前進的渦輪機的風扇葉片等4種零部件，從以往的鎳合金改為SiC材料。

全球半導體材料

生產(chǎn)半導體芯片需要19種必須的材料，缺一不可，且大多數(shù)材料具備極高的技術壁壘，因此半導體材料企業(yè)在半導體行業(yè)中占據(jù)著至關重要的地位。而日本企業(yè)在硅晶圓、合成半導體晶圓、光罩、光刻膠、藥業(yè)、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(yè)在全球范圍內(nèi)長期保持著絕對優(yōu)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(yè)之母：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(zhàn)機就用日本機床：SNK（新日本工機）的5軸龍鏜銑。yamazaki mazak（日本山崎馬扎克）被瑞典皇家科學院評出的世界最佳公司、英國本地最佳工廠兼出口成就獎、美國制造工程師學會惠特尼生產(chǎn)力獎獲得者、美軍US.ARMY巖島兵工廠聯(lián)合制造技術中心的機床供應商及機械師培訓方、波音集團的最佳機床設備供應商等等。mazak最拿手的環(huán)節(jié)，當屬machining center（加工中心）。

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。這臺機子僅從加工精度上講比三臺軍工神器（美國LLNL的LODTM和DTM-3， 英國CUPE的OAGM2500）還要高出近8倍。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。球唯一一臺突破納米級加工精度的慢走絲電火花加工機，來自日本sodick（沙迪克），sodick將電火花式加工與水刀式加工結合成功開發(fā)出世界首臺混合動力線切割放電加工機。在任何尖端工業(yè)機械上都不可缺的傳動部件，日本HDS的高精密、大扭矩、輕量化、回力小的諧波減速機在全球擁有4成以上份額，NASA、空客、蔡司外科手術鏡等都是靠它來傳遞反饋設備的停走、動力轉(zhuǎn)向、精度定位。日本amada在2000年推出的暢銷歐洲的astro-540 interpro機型基礎上開發(fā)出了世界首臺將激光溶接—成型—攻絲—折彎4項鈑金制造工序集成于一體的復合鈑金加工機LASBEND-AJ。

雙主軸雙刀塔車床的代表者——okuma（大隈株式會社）。okuma最令人稱贊的是這家公司是全球機床界中唯一的“全能型制造商”，幾十年來一直堅持從核心部件（驅(qū)動器、編碼器、馬達、主軸等）到數(shù)控操作系統(tǒng)到終端，全部由自己設計開發(fā)完成，真正實現(xiàn)了軟硬兼?zhèn)?。德國權威機械技術雜志maschinemarket將最佳革新技術獎連續(xù)授予okuma的Machining Navi自動加工導航技術和多層狹縫永久磁鐵磁阻電機prex motor。日本松浦機械幾乎霸占了歐洲高端發(fā)動機加工，歷來都是超跑法拉利，布加迪威航的客戶。

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(chǎn)機購買一整條伸銅雙面銑面切削生產(chǎn)線；世界幾乎所有汽車品牌上的銅材的加工過程都要利用生田產(chǎn)機的設備完成。

工業(yè)機器人

工業(yè)機器人是未來50年的全球大力發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。目前工業(yè)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(fā)那科，安川電機，瑞典ABB，德國庫卡。其中發(fā)那科是全球工業(yè)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(yè)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。一線廠家包括：發(fā)那科（Fanuc日本）、安川（Yaskawa 日本）、ABB（瑞士）、庫卡（KUKA 德國）。二線廠商包括Comau（意大利）、OTC（Daihen旗下 日本）、川崎（Kawasaki 日本）、那智不二越（Nachi-Fujikoshi 日本）、松下（Panasonic 日本）等。

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，使用。舉幾個例子。日本SATAKE長期致力于發(fā)展人類三大糧食作物之一的稻米方面機械設備，旗下囊括的糧食食品設備、實驗檢測設備、關聯(lián)環(huán)境機械設備等方面市占率均為第一位。全球主要稻米糧食國家政府與企業(yè)均與SATAKE有合作，包括中國、美國、東南亞、南美等地區(qū)。由日立為加拿大維多利亞大學定制打造的世界最強大的科研顯微鏡已于去年正式投入使用。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(jīng)被日本開發(fā)成功——來自日立。醫(yī)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(yī)療科技硬件兩大最高峰的另一個——質(zhì)子束放療加速器，由日立與北海道大學發(fā)明，整套設備售價2億dollar+，全球裝機量不超15臺。世界首臺帶立體定向功能的適形調(diào)強放療設備并用于胰腺癌治療——三菱重工。世界首個不依靠科研反應堆，成功商業(yè)化為醫(yī)院專用的硼中子捕捉療法（BNCT）設備——住友重機械—京都大學。BNCT是不需上手術臺的癌治療手段之一，日本產(chǎn)學界合作。世界最速兼唯一有能力探測外銀河系高能量的全天候天文儀器——maxi（全天候X射線監(jiān)視裝置）。搭載了由jaxa和riken共同開發(fā)的世界最廣視野狹縫監(jiān)視攝像機（12固態(tài)+2氣態(tài)），放置于國際空間站日本實驗艙kibo號外平臺。世界首支行星觀測用（極紫外分光）太空望遠鏡——日本Sprint-A Sprint-A。jeol利用最新獨自研發(fā)的12極子球面像差校正器，成功推出最高加速電壓達300kv的新一代冷場發(fā)射球差校正透射電鏡——jem-arm300f，鞏固了自己在電子顯微鏡界的世界領先地位。世界最高波束亮度、強度生成能力的能量回收光源光陰極直流電子槍—日本pearl。日立的質(zhì)子束癌癥放療設備已經(jīng)在全世界醫(yī)院癌癥科NO.1的美國MD安德森進行了2400+實例，此外美總統(tǒng)御用醫(yī)院梅奧診所，美國國家癌癥研究所NCI唯一指定的兒童綜合癌癥治療兼研究機構St.Jude Children’s Research Hospital，歐洲最大規(guī)模腫瘤科的德國海德堡大學醫(yī)院都在利用日立的質(zhì)子束放療設備。

全球工程器械排行榜：美國卡特彼勒 ，terex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(fā)展基建，讓日本小松同比暴漲97%，日立暴漲42%，神鋼增長29%。歷史上最大（8100tm）的擁有量產(chǎn)記錄的動臂塔吊（動臂自升式起重機）——IHI運搬機械。全球軸承排行日本，瑞典，德國的天下。軸承在工業(yè)領域的發(fā)揮的重要作用和對材料學的要求，內(nèi)行都懂。

光學材料

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。其中日本住田光學Sumita保有精密模壓而成的光學玻璃的，世界最高折射率，世界最低成形熔點，世界最多品種數(shù)量記錄。日本住田光學的光學玻璃無論在制造工藝，還是在產(chǎn)品種類上全面領先其他同行。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。世界第一行星探測能力的日本斯巴魯subaru昴星為世界最大單一主鏡片光學紅外天文望遠鏡，在目前發(fā)現(xiàn)的距地球最遙遠的10顆星系中有9個是科學家利用它發(fā)現(xiàn)的，其中包括最遠的那顆，并在2012年打破了新銀河的最遠觀測記錄。經(jīng)吉尼斯世界紀錄認定的世界最精密光學天象儀——來自日本五藤光學。當今世界上最先進的光學天象儀能準確投影1億4千萬顆恒星，并且五藤光學和柯尼卡美能達加起來在此領域已握有全球7成左右份額。

發(fā)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(fā)電用燃氣輪機就來自日本三菱重工的M701J，同時也是世界最大功率的發(fā)電用燃氣輪機。世界最大雙軸燃氣輪機為日立H80，簡單循環(huán)功率110mw+，聯(lián)合循環(huán)功率154mw+。

脫銷催化裝置

發(fā)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缺少的環(huán)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）。其中日本制鋼所的無齒輪泵式可以做到100th（87萬t年）的世界最高水準，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，中國的那兩桶油都是日企的客戶。

工業(yè)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，也是最耐操的工業(yè)水泵被用于山西引黃工程。

企業(yè)級掃描儀

日本富士通的天下。全球商業(yè)智能文檔影像解決方案一哥，表單印刷—識別—電子化合體技術的發(fā)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(fā)的光學字符識別軟件（ocr），幫助中國國家統(tǒng)計局高效準確的完成了世界最大規(guī)模人口普查 。

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使用的反滲透膜等膜工業(yè)領域，以日東電工、東麗、帝人、旭化成為首的日本化工企業(yè)可以說是掌握著相當?shù)脑捳Z權。旭化成的microza水處理技術被應用到北京五環(huán)最需要凈水的比賽項目中。

加氫反應器

加氫反應器是大型化工廠的必備，在為數(shù)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第1，2位（最大外徑、重量、溫度、壁厚），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）都必要用到的給予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(fā)功，而發(fā)功的前提是測功——日本Horiba（堀場制作所）在引擎?zhèn)鲃又苿拥妆P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daido steel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(yè)縫紉機并稱為紡織業(yè)界的兩大母機。島精機出品的電腦橫機在崇尚高端時裝的歐洲人眼里被稱為針織機械界的“勞斯萊斯”，董事長島正博先生被授與意大利國家級榮譽勛章。

熱轉(zhuǎn)化處理領域

世界最大處理能力、最高耐壓的工業(yè)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(zhuǎn)換技術首創(chuàng)于全球的高溫高壓滅菌系統(tǒng)，已被廣泛應用在生產(chǎn)醫(yī)療輸液器械、中草藥制劑、家常菜食材、調(diào)味料、啤酒、軟包裝飲料等領域的殺菌工序環(huán)節(jié)中，市場占有率7成。

液壓式伺服沖壓機

川崎重工旗下附屬企業(yè)川崎油工，先后向中國第一大客車底盤生產(chǎn)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(huán)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(guī)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(fā)出36光芯兼每條光芯都可以3種模式傳遞信息的世界最強性能多功能光纖，成功開辟了利用單根光纖進行10pbps級超大容量傳輸?shù)目赡苄?。

SDN-軟件定義網(wǎng)絡

當下最新興前沿的IT技術——software defined network（SDN-軟件定義網(wǎng)絡），在加強底層選擇度與系統(tǒng)集成性并提升對網(wǎng)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(yè)機構以更靈活的可編程化實現(xiàn)不同業(yè)務特性適配，使網(wǎng)絡的流量控制和轉(zhuǎn)發(fā)依賴于硬件設備的傳統(tǒng)模式架構發(fā)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(yè)在研發(fā)應用化階段處于絕對的全球領跑位置。

物聯(lián)網(wǎng)安全解決方案

是今后物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重點。三菱電機與立命館大學利用大規(guī)模集成電路在作動時產(chǎn)生的獨特微細個體差異，創(chuàng)造出目前最先進的IoT（物聯(lián)網(wǎng)）安全防護解決方案——lsi指紋id。

電池材料

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EV上游產(chǎn)業(yè)鏈有壓倒性的優(yōu)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(fā)的全球最輕海底輸電電纜已經(jīng)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，并在菲尼賓、東亞、印度尼西亞有廣闊的前景。

cpu/gpu異構式超算系統(tǒng)

cpu/gpu異構式超算系統(tǒng)的提倡者兼此平臺程序軟件的先驅(qū)開發(fā)者、超級計算機界最高峰學術賞sidney fernbach award的新科得主——東京工業(yè)大學全球科學信息計算中心prof. satoshi matsuoka。目前全球幾乎所有高性能超算系統(tǒng)都是此架構的支持者，matsuoka博士也因此獲得了象征超級計算機領域個人最高榮譽的sidney fernbach award。

光纖傳輸

ict 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，成功實現(xiàn)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聯(lián)合ntt先端設備技術研究所，突破性地解決了進行量子隱態(tài)傳輸時承載在光子上的量子位信號因光學系統(tǒng)內(nèi)元件配置制約導致的運算擴展瓶頸。Furusawa博士的下個課題將向制造出超高速量子計算機和超大容量量子通信的目標邁進。

激光光量子計算機的電路板

日本和澳大利亞的研究人員已經(jīng)在可擴展性的用激光光量子計算機的電路板取得了突破性的進展。東京大學和澳大利亞國立大學已經(jīng)看到最多數(shù)量的量子系統(tǒng)匯集在一個單一的組件跳轉(zhuǎn)從14到10000。

矢量超級計算機

NEC宣布已開發(fā)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（130TFLOPS）排不進世界前5，但卻具備世界第一的單核性能（64GFLOPS）和世界第一的單核內(nèi)存帶寬（64GB/s），并利用獨到的工業(yè)設計實現(xiàn)緊湊化與低耗能。

電腦多頭秤

電腦多頭秤的發(fā)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。像聯(lián)合利華、達能這類具備巨量產(chǎn)能的跨國食品企業(yè)是ishida的忠實支持者。

三維圖形轉(zhuǎn)換軟件

小企業(yè)有大實力——由來自靜岡縣濱松市不足70名員工的elysium開發(fā)的三維圖形轉(zhuǎn)換軟件，自本世紀初開始為各非盈利型機構、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。elysium的高精確高保真度3D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件多年來一直貫穿波音、雷諾F1車隊的整個研發(fā)周期。

復合材料熱壓燒結爐

川崎重工為應對波音b787-9 b787-10增產(chǎn)和今后更大777x系列機型而最新設計打造的世界最大復合材料熱壓燒結爐（直徑9m，長30m，重920t）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(xiàn)光子加速推進技術的太陽帆飛船（太陽輻射加速星際風箏）朝金星進發(fā)——日本宇宙航空研究開發(fā)機構IKAROS。世界最高精度與第2臂展的引力波望遠鏡——日本LCGT（kagra） （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——日本KEK 阪大RCNP 加拿大TRIUMF研究所共同建造。日本光產(chǎn)業(yè)創(chuàng)成大學院大學prof.yoneyoshi kitagawa聯(lián)合hamamatsu（濱松光子株式會社）與大阪大學，世界首次成功使高速離子作為慣性約束核聚變加熱介質(zhì)的愿望變?yōu)楝F(xiàn)實。日本光產(chǎn)業(yè)創(chuàng)成大學院大學prof. yoneyoshi kitagawa領導的研究小組在世界首次實現(xiàn)了激光核聚變所用核燃料的連續(xù)投入，并成功拍下由激光引起的連續(xù)聚變反應過程，向?qū)嵱没l(fā)電再推進一步。另一種可燃冰——天然氣水合物（NGH），三井造船在全球首次成功完成一整套“陸上天然氣水合物運送流程”的研究，并建造出世界首艘NGH專用運輸船。以三井造船為首的日企在本領域不僅具備有形資產(chǎn)，無形資產(chǎn)也是遙遙領先。無線電話發(fā)射機的發(fā)明者，世界3大IT通信測試測量設備制造商之一——建社近120年的anritsu。岡野工業(yè)，岡野工業(yè)，是員工僅6人，注冊資本金不足1000萬的絕對微型家庭作坊。

結語

一個國家的稀土消耗量可以判斷一個國家的工業(yè)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(fā)展物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機器人、大數(shù)據(jù)云計算、新能源，這些都是今后世界發(fā)展的重點，從尖端專利申請我們就可以看出，美日現(xiàn)在到底在干嘛。大數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)的技術、專利。目前近半日企都開始應用物聯(lián)網(wǎng)技術。工業(yè)機器人一直都是日本的天下，也是今后第四次工業(yè)革命的重點。我國呢，有稀土！