大疆如何讓美(měi)國無(wú)可奈何,精密加工傳(chuán)感器(qì)的重要性
07-30-2021
大疆如何(hé)讓(ràng)美國無可(kě)奈(nài)何,精密加工傳感器的重要性


2020年8月21日,一則(zé)消息讓眾多國人興奮不已。美國國際貿易委員會做出針對中國無人機企業大疆的337調查終裁,宣布“不會發布禁令”,此舉無疑是狠狠打了美國(guó)的臉。這件事兒(ér)究竟是美國企業惡意競(jìng)爭,還是美國政府下“黑手”?今天我們一探究(jiū)竟。


美國為何(hé)被中國反超?
無人機最早的嚐試,是作為無人靶(bǎ)機訓練的防空兵。二(èr)戰爆發後(hòu),歐(ōu)洲戰場的航空(kōng)兵損失慘重,美德(dé)兩國都盯上了無人(rén)機,都試圖用退役飛機開發(fā)出能攜帶(dài)武器彈藥,又能精確攻擊目標(biāo)的無人飛行器。同時還設(shè)計了小(xiǎo)型無人飛(fēi)機擔任偵查或者試驗任務。但受製於當時的電子水平,無人機的作(zuò)戰能力達不到預期。


越戰爆發以後,美(měi)國士兵被越南(nán)的遊擊戰(zhàn)虐得體無(wú)完膚(fū),尤其是在雨林中執行任務的(de)美軍,被越南士兵當兔子一樣攆著走。美國(guó)開始大量使(shǐ)用無人(rén)機(jī)承擔偵察任務,其中最經典的無人機是瑞安公司的BQM-34火(huǒ)蜂,共生產6411架,是世界上生產數量最多的軍用無人機之一。其外形依舊和現在的靶機差異不大。


BQM-34火蜂因為價格便宜,而且功能性全,出現了大(dà)量的改進型,一直使用(yòng)到90年代。美國曾多次控製BQM-34火蜂無人機,飛入我國境內(nèi)偵查(chá)時(shí)被擊落。不過當時的無人機更多的是“遙控飛行器”,還不能進行複雜的飛行任務。


之(zhī)後美(měi)國人開(kāi)始了智能化的(de)無人機研究工作(zuò),其中就有大(dà)名鼎鼎的D-21高(gāo)空高(gāo)速無(wú)人偵(zhēn)察機,並多次針對我國羅布泊(bó)的核試驗場進行偵查任務。但因為D-21技術問題存在(zài)缺陷,基本都失敗了。曾有傳言1971年美國發射的一架D21B偵查無(wú)人機,成功進入我(wǒ)國境內,不久後失蹤了,美國方(fāng)麵推測很有可能是被我(wǒ)國防空(kōng)部隊擊落並繳獲(huò),不過是(shì)真是假(jiǎ)那就不得而知了。


同時期美(měi)國(guó)也開發(fā)出QH-50反潛無人直升機,開發目的就是為了應對(duì)蘇(sū)聯潛艇,可惜的是該無人機不能進行複雜任務的自動(dòng)駕駛飛行,當時的無線電技術在(zài)大海上(shàng)極其容(róng)易被幹擾。雖然該項目曾被美國海軍寄予厚望,但最終隻是曇花一現,主要原因是(shì)交付的746架QH-50,411架在任(rèn)務中損毀,最終該(gāi)項目在1970年被美國叫停。


隨後美國的無人機及相關技術被送到了以色列,以色列(liè)在中東戰爭用無人機進行偵(zhēn)查、情報收集任務,還承擔起通信任務。加(jiā)上(shàng)以色列(liè)指揮官靈活的指揮,在戰爭中經(jīng)常以少勝(shèng)多,並在(zài)美、英的幫助下,擊敗阿拉(lā)伯國家聯盟。


到了上世紀90年代(dài),集成電路技術突飛猛進。隨著計算機小型化的開始,MEMS傳(chuán)感器(微機電係統)逐漸普及,為現代無人機的發展做出了重要貢獻。隨著電傳(chuán)操縱係統發展,加上GPS的出現,基(jī)於航路點的導航係統開始應用,加上通信技術的升級,無人機逐漸靈巧起(qǐ)來,能夠獨立(lì)承擔任務。“無人作戰飛機”也因此應運(yùn)而生,並且初具“智能化(huà)”。


美國(guó)從1991年的海(hǎi)灣戰爭中,就開始(shǐ)廣泛使用無人作戰飛機。曾有(yǒu)一(yī)位美軍無人作戰飛(fēi)機操作員(yuán)布賴恩特表示,他所在的部隊在他(tā)任內6年中(zhōng),殺了1600人以上,不少是兒童。後續經過調查,被美軍無人機擊殺的人當中(zhōng),大約有2%是恐怖(bù)分子(zǐ)。美國惡意屠殺平民(mín),被眾多國家譴責(zé), 即使如此,美(měi)國也多次聲稱自己是(shì)“自由燈塔”,實在令(lìng)人作嘔。


美國軍(jun1)用無人(rén)機用途比較惡(è)心,但是美國在無人(rén)機領域的技術發展卻頗有建樹。目前美國已經開發出了完全由人(rén)工智能操縱(zòng)的代號X-47B的(de)噴(pēn)氣式無人駕駛隱形轟炸機。另外美國還開(kāi)發出全球首款可重複使用的無人太空(kōng)飛機,X-37B空天戰鬥機,該飛機曾一度被冠上“未來太空戰鬥機”的稱號。


美國無人機在軍事領(lǐng)域具有絕對優勢(shì),但是在消費無人機市場很難有什麽建樹。因(yīn)為大疆的無(wú)人機占據了消費級無人機近8成的市場,鎖死(sǐ)壟斷不為過。2019年全球(qiú)無人機市場規模達到180億美(měi)元,消費無人機(jī)占(zhàn)7成,7成中的90%份額被中(zhōng)國無人機民營(yíng)企業拿走(zǒu),因為目前全球排名前十(shí)的民用無人機企業中,中國占了7家


從消費無人(rén)機專利來看,大(dà)疆占了3成,位列全球首位。第二和第三也是我國的易瓦特、深圳道通兩家公司,但專利申請量僅為大疆的一半。2019 年年底,大疆累計申請專利(lì)破萬,達到11700多件,其中國際專利有874件,專利申請全(quán)球第23,中國排第6。大疆如此能耐,都離(lí)不開一個人,汪滔。


大疆如何打臉美國?
汪滔,是大疆的(de)CEO兼CTO。按照大疆離職員工所(suǒ)說,汪滔做事十(shí)分偏執與獨斷,並且要求大疆的產品必須以精(jīng)品為向導,對於設計不好的東西,會很直接地罵‘這是什麽垃圾’。汪滔對於技術的執著,促使大疆(jiāng)在技術(shù)層麵取得極大的優勢,並且積(jī)累了深厚的(de)技術底蘊,構築了大疆在無人機領域無人能突(tū)破的技術壁壘,任何一家無人機的公司,都無(wú)法繞過大疆公司的專利許可。


大疆擁有眾多專利的同時,依托深圳完善的科技供應產業(yè)鏈,實現了從設(shè)計、製造、生產(chǎn)、研製一體的全產業鏈。大疆甚至通過龐大的(de)專利製定行業標準(zhǔn),對(duì)美國的民(mín)用無人機廠商進行技術封鎖(suǒ)。之所以能做到這樣,就(jiù)是因為大疆無(wú)人機的核心專利,對於(yú)消費無人(rén)機來說是不可替代的。其中最重(chóng)要的就是大疆的飛(fēi)控技術。


飛控技術一般依賴(lài)於傳感器、計(jì)算機和伺服(fú)作動設備等三(sān)大硬件。有了這三大件,大疆才能使無人機在高空飛行時,能實現姿態(tài)穩(wěn)定,可以實現在複雜環境中的飛行(háng)任務和應急控(kòng)製。並且(qiě)大疆在飛控技術中,創新地引入(rù)了計算機視覺(jiào)與AI技術。


計算機視覺是使用攝影機和計算機代替人眼,對目標進行識別、跟蹤和測量,並利用機載計算機進一步做圖像處理,處理成(chéng)適合人眼(yǎn)觀(guān)測或者(zhě)方便儀器檢測的圖像。要具備計算機視覺技術,這有一個前提,那就是(shì)搭載的攝像機(jī)要好,大疆的雲台相機滿足了(le)所有的需(xū)求。


大疆已經將自己的無人機航(háng)拍提(tí)升到專業角度(dù),並且擁(yōng)有專業級航拍的產品線。加上大疆自主(zhǔ)研發(fā)的計算機視覺技術,可以給無(wú)人機係統(tǒng)提供決策數據,讓大疆的無人機時刻進行學習,並(bìng)隨時識(shí)別周邊物體,進行障礙(ài)感知,並判斷當(dāng)下的飛行(háng)環境,在一定條件下實現自主飛行和智能跟隨,並在複雜的飛行環境下也能人為操作使用(yòng)。




這些技術除了幫助大疆在無(wú)人機領域成為(wéi)老(lǎo)大,也讓大疆在自(zì)動駕駛領(lǐng)域頗(pō)有收獲。在今年的上海車展上,大疆展示(shì)了自產的自動駕(jià)駛係統,還宣(xuān)布和五菱汽車、大(dà)眾等汽車廠商會有進一(yī)步的合作。


大疆的成功,讓美國屢屢對大疆下黑(hēi)手,從2017年美國政府就禁止美國軍隊采(cǎi)購大疆無人機。但是因為大(dà)疆出色的航拍能力以及便宜的價格,美國部分軍人忽視該禁令進行采購,最後該禁(jìn)令(lìng)也(yě)隻能不了了之。


從去(qù)年開始,美國官(guān)員就(jiù)在推動美國軍方不要采購(gòu)大疆無人機。不過大疆過硬的產品質量,以(yǐ)及便宜的價格,甚至得到了五角大樓(lóu)的“特別豁免權”。不過在去年年底,美國商務部還是將大疆列(liè)入(rù)實體清單。


這確實(shí)對大(dà)疆的(de)發展有了一些(xiē)阻礙,主要原(yuán)因是大疆無人機的很(hěn)多MEMS配件也叫(jiào)微機電係統,是將微電子技術與機械工程(chéng)融合到(dào)一起,製造出具備功能性的傳(chuán)感器。目前大疆的無人(rén)機對美國傳(chuán)感器依賴較大。日媒曾(céng)經拆解大疆無人機並進行分析,部分核心傳感器其中涉及圖像處理器方案芯片(piàn)、信息(xī)同步傳輸芯片、避障(zhàng)傳感器前端模塊(kuài)、GNSS衛星定位方案芯片等都來自美國公司。


而MEMS配件(jiàn)的加工技術主要從半(bàn)導體製(zhì)造技術發展(zhǎn)起來,其中就包括光刻、腐蝕、薄(báo)膜、LIGA、矽微加工等精密機械加工技術,而這些恰恰就是我國工業短板,所以禁令(lìng)對大疆的發展確實有了(le)一些影響。不過考慮到(dào)大(dà)疆的專利技術,以及采購的傳感器數(shù)量,也讓美國一些(xiē)企(qǐ)業開始遊說政府,將大疆從實體清單(dān)撤銷,所以才會出現,大疆在美國的製裁中“反複橫(héng)跳”,製裁如同廢紙。


當然,不同於5G技(jì)術,大疆的消費無人機對美國來說更多是錢的問(wèn)題(tí),而非(fēi)國(guó)家級的戰略(luè)技術,美國的製裁也就沒有那(nà)麽(me)堅定。而我們(men)也清楚中國不破精密機械加工這道坎,中國現(xiàn)代(dài)化轉型必然受(shòu)到掣肘。


中國精(jīng)密機械加工如何破局?
精密機械製造業(yè)是關係到我國未(wèi)來發展(zhǎn)的戰略性產業(yè),國家自(zì)然十分重視,近幾年中國傳感器市場發展很快,尤其是“十三五”期間(jiān),我(wǒ)國傳感器領(lǐng)域突飛猛進,MEMS產業的市場規模從2016年的363億元,增長(zhǎng)到(dào)2020年約708億元。年均增長率達到15%,而且(qiě)長三角、珠三(sān)角以及中部地區都在大力發展MEMS產業建(jiàn)設相(xiàng)關產(chǎn)業園區。


雖(suī)然發展迅速,但(dàn)是不能忽(hū)視的是,我國和西方的先(xiān)進水準依舊有著不小的差距(jù)。主要是兩個原因,第一個原因是我國傳感器感應落後,第二個原因是傳感器(qì)技術落後。我國(guó)傳感器主要性(xìng)能指標,和先進標準差了兩代,高性能MEMS傳感器依(yī)賴於進口。


因為傳感器(qì)的市場,主要被美國、日本、德國的公司占有,目前全球傳感器大約有2萬種(zhǒng)左右,而國內隻能生(shēng)產其中的1/3,主要集中在(zài)低端(duān)產品和市場,高端依賴於進口必然會導致國產的傳感器難以規模化應用,難以發展。


而美國MEMS傳感器能發展起來,也是因為美國的技(jì)術前瞻性,美國政府在80年代初就組織起了國家技術(shù)小組,幫助企業進行傳感器技術開發工作。所以美國保持了在高新技術領域的優勢(shì),並促使美國軍(jun1)事工業的強大。據美國統計,關係到(dào)美國(guó)發展的22項核心技(jì)術中,有6項與(yǔ)傳感器有關。


當然,我國(guó)也很早就意識到了傳感器的重要性,從上世紀60年代就開(kāi)始了傳感器製造業的發展。但是受製於我國的工業(yè)底(dǐ)子薄,發展比較緩慢,1982年國內才開始(shǐ)MEMS的加工技術的(de)研(yán)究工作。


到了上世紀90年代,我國相繼突破了矽微機械加工技術的(de)相關技術,並(bìng)建立了多(duō)個傳感技術國家級的實(shí)驗室和研發基地。“九五”期間,我國在重要的51個傳(chuán)感器的上實現(xiàn)突破,並初步建立了我國的傳感器產業。


隨著我國市場規模越(yuè)來越大,對於(yú)傳感器的需求(qiú)與日俱增,尤其是汽車電(diàn)子和通信電(diàn)子應用(yòng)市場,對於傳感(gǎn)器需求發展最(zuì)快,主(zhǔ)要集中在智能手機、智(zhì)能汽車和自(zì)動駕駛方麵,我國這(zhè)些領域的發展(zhǎn),也成為推(tuī)動我國MEMS傳感器發展(zhǎn)的重要因(yīn)素(sù)。


隨著國內MEMS製造水平不斷提高,加上我國擁有完善的工業體係,價格(gé)方麵優勢明顯,尤其是在疫情期間,各個國家的製造業停滯。在我國政府的推動下,大批的晶圓代工廠紛紛將工廠遷回國內。例如台積電,在國內多處建廠,台積電不僅代工芯片也代工(gōng)MEMS傳感器,必然會推動國內IC集成(chéng)電路芯片廠和MEMS工廠開始蓬勃(bó)發展。


不過要在技術上超越,也不是一朝一夕就能做到的。MEMS傳感器和IC芯片是智能(néng)工廠的“心髒”,對於創新性人才需求極多(duō)。MEMS與IC區(qū)別不小,因為MEMS需(xū)要的複合型人才,既要懂微電子,又需要懂力、聲、光、電、磁、熱等多種物理(lǐ)科學,對於從業(yè)者的要求較高,所以也對我國教育發展提出要求。


在市場的推動下,未來國內必然會有一批頂尖的MEMS科研(yán)團隊(duì)和代工廠出(chū)現,並推動我國數字化和智能化轉(zhuǎn)型。老子雲:執大象,天下往。我們擁有(yǒu)著最完(wán)善的(de)工業(yè)鏈,最合適國家發展的製度“土壤”,我們國土上已經誕生了華(huá)為、大(dà)疆等(děng)科技巨頭(tóu)企業企業,必然未來還會有一批頂尖(jiān)的科技企(qǐ)業出現。而我們要做的就是給國(guó)家的發展一些耐心和支持。
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