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问题

我们已经在哪些核心科技领域完成「国产替代」？未来还有哪些方向？

回答
拨开迷雾，国产替代的征途与未来

“国产替代”，这四个字在中国科技界已不再陌生，它承载着我们对自主创新、产业升级的殷切期望。回顾过往，我们并非从零开始，而是在诸多关键领域，一步一个脚印地攻克难关，啃下了硬骨头。当然，前方的路依旧漫长，挑战与机遇并存。

已然扎根：国产替代的坚实步伐

1. 操作系统与基础软件：

曾经，Windows、Office等国外软件几乎占据了国内PC和服务器市场的全部。然而，随着国家信息安全战略的深入推进，国产操作系统和办公软件的发展迎来了历史性的机遇。

操作系统： 以中标麒麟（Kylin OS）、银河麒麟（NeoKylin OS）为代表的国产Linux发行版，在政府、金融、电信、能源等关键领域已经实现了大规模应用。它们不仅在核心技术上不断突破，如内核优化、安全加固，也在生态建设上投入巨大，吸引了众多国产软件厂商适配。虽然在用户体验和部分专业软件的兼容性上仍有提升空间，但国产操作系统的基础能力已能满足大部分政企需求，并逐步向桌面消费市场渗透。
基础软件： 数据库领域，人大金仓（Kingbase）、达梦（DM）、华为GaussDB等国产数据库，在性能、可靠性和安全性上已达到甚至超越了部分国际主流产品。它们在支撑国家重大项目、政务信息化建设中发挥着越来越重要的作用。中间件、开发工具、安全软件等领域，国产厂商也涌现出一批具有竞争力的产品，如东方通（TongTech）的中间件、中科创达（ThunderSoft）的嵌入式软件等。

2. 集成电路（芯片）：

这是最受关注，也是最具挑战性的领域。尽管与国际先进水平仍有差距，但在设计、制造、封装等环节，国产力量已然崛起。

芯片设计： 华为的鲲鹏（Kunpeng）、昇腾（Ascend）系列芯片，在服务器、AI计算领域表现亮眼，证明了中国在高端芯片设计上的实力。紫光展锐（Unisoc）在中低端智能手机芯片市场占据重要份额。此外，海思（HiSilicon）虽然面临外部压力，但其在通信芯片领域的积累仍然是宝贵的财富。FPGA、DSP等专用芯片领域，紫光同创（Intel），赛灵思（Xilinx）等国内厂商也在奋起直追。
芯片制造（晶圆代工）： 中芯国际（SMIC）作为国内最大的晶圆代工厂，在成熟制程工艺上取得了显著进展，并正积极研发先进制程。虽然在最尖端的7nm及以下工艺上仍有瓶颈，但其发展速度不容忽视。此外，华虹半导体（HuaHong Semiconductor）在特色工艺领域表现突出。
芯片封装测试： 长电科技（JCET）、通富微电（TFME）、华天科技（HTSE）等国内封装测试企业，在全球市场占据重要地位，尤其是在先进封装技术方面，如2.5D、3D封装，正在逐步缩小与国际巨头的差距。

3. 通信设备：

在5G时代，中国通信设备企业更是大放异彩。

5G基础设施： 华为（Huawei）和中兴通讯（ZTE）在全球5G基站、核心网等领域占据领先地位，尤其是在技术标准制定、设备性能和成本控制方面优势明显。它们的产品和解决方案已广泛应用于全球多个国家。
终端设备： 智能手机市场，华为、小米、OPPO、vivo等国产品牌已占据绝大部分市场份额，并在技术创新（如折叠屏、影像技术）上不断突破。

4. 工业软件与自动化：

长期以来，国外工业软件（如CAD/CAM/CAE、PLM、MES）几乎垄断了国内市场。但现在，这一格局正在被打破。

工业设计与仿真： 中望软件（ZWCAD）在CAD领域已能与AutoCAD等国际软件竞争。数码科技（Digis）、先进数通（Advanced Digital Technology）等在CAE仿真软件方面也有所突破。
工业控制与自动化： 汇川技术（Inovance）在伺服系统、变频器等领域已达到国际先进水平，并广泛应用于机器人、工业自动化设备。新时达（STEP）在机器人领域也取得了不俗成绩。

5. 航空航天与国防工业：

这是国产替代最早、最坚定的领域。

航空发动机： 中国航发（AECC）在涡扇、涡桨、涡轴等各类航空发动机的研发上持续投入，并在部分机型上实现了国产化替代。
航天技术： 中国在载人航天、探月、探火等重大航天工程中，核心技术均实现了自主可控，从火箭发动机到卫星载荷，再到测控系统，都体现了强大的自主研发能力。
国防装备： 各类主战装备，如舰船、飞机、导弹、坦克等，在核心动力、电子系统、关键材料等方面，国产化率和性能都在不断提升。

前路漫漫：未来国产替代的新方向

虽然在上述领域取得了一定成就，但“国产替代”的征程远未结束，新的前沿阵地等待我们去攻克。

1. 先进制程芯片制造与EDA工具：

先进制程： 突破7nm及以下的芯片制造工艺，不仅需要资金投入，更需要材料、设备、工艺流程等全方位的突破。这需要长期的积累和不懈的努力。
EDA（电子设计自动化）工具： 这是芯片设计领域的“芯片”，是设计芯片的设计工具。目前，EDA软件几乎被美国Synopsys、Cadence、Mentor Graphics三家公司垄断。自主研发高性能、高可靠性的EDA工具，对于打破国外技术封锁、保障国家信息安全至关重要。

2. 核心材料与特种设备：

高端原材料： 例如，用于半导体制造的光刻胶、高纯度电子化学品、特种气体等；用于航空航天的先进复合材料、耐高温合金等；用于高端装备的精密陶瓷、特种润滑剂等。这些“工业的粮食”和“电子的血液”，是支撑一切高端制造的基石。
高端制造设备： 例如，用于芯片制造的光刻机（特别是EUV光刻机）、刻蚀机、离子注入机等；用于航空航天的精密机床、检测设备等。这些设备本身就代表着一个国家最尖端制造能力的体现。

3. 人工智能（AI）核心技术与应用：

AI芯片与算力： 虽然我们在AI模型和应用层有了长足进步，但高性能AI芯片的设计和制造，以及训练大规模AI模型所需的算力基础设施，仍是未来竞争的关键。
AI算法与框架： 在底层算法、深度学习框架（如PyTorch、TensorFlow）的自主可控方面，仍有提升空间。
AI安全与可信： 随着AI应用的普及，AI的安全性、隐私保护、可解释性、伦理规范等问题日益凸显，相关的技术研究和解决方案也需要国产生态的构建。

4. 工业互联网与智能制造：

工业互联网平台： 构建自主可控、安全可靠的工业互联网平台，整合各类工业数据，实现生产制造过程的智能化、网络化、服务化转型。
机器人核心零部件： 机器人减速器、伺服电机、控制器等核心零部件的国产化率和性能仍需提升，以摆脱对进口的依赖。
智能工厂解决方案： 针对不同行业特点，提供定制化的智能工厂整体解决方案，将AI、大数据、物联网等技术深度融合。

5. 生物医药与高端医疗器械：

创新药物研发： 在新药发现、临床试验、药物生产等环节，仍需加强自主创新能力。
高端医疗器械： 如大型医疗影像设备（CT、MRI）、高端手术机器人、体外诊断试剂等，国产化率和技术水平有待提高。
基因测序与分析： 相关的核心技术和设备，仍有较大的发展空间。

6. 新能源技术与储能：

下一代电池技术： 在固态电池、钠离子电池等新型电池技术领域，需要加大研发投入，抢占技术制高点。
储能技术： 随着新能源发电的普及，大规模、长时储能技术（如液流电池、压缩空气储能、氢能储能等）的研发和应用至关重要。

7. 量子科技：

量子计算： 量子计算的理论研究、硬件研发（超导、离子阱等）、软件和算法开发，是未来科技竞争的战略制高点。
量子通信： 虽然我国在量子通信领域已取得领先地位，但其应用场景的拓展、网络的安全性和稳定性仍需持续优化。

总结：

国产替代不是一句空洞的口号，而是实实在在的技术攻关、产业积累和生态构建。这条道路充满了艰辛，但每一次突破都凝聚着无数科研人员和工程师的心血。未来，我们将继续在基础科学领域深耕，在关键核心技术上发力，在产业生态上协同，以更加开放的心态，迎接全球科技合作的机遇，同时坚定不移地走好自主创新的道路。只有这样，我们才能真正筑牢国家科技安全的基石，在新一轮的全球科技竞争中赢得主动。

网友意见

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我所在的领域是图形仿真软件领域， 有关于这个领域， 我曾经回答过很多话题， 包括：

探讨国内外生产力水平的差距：

探讨硬核产业的发展对于从业者的好处：

探讨产学研链条的发展对于相关行业的好处：

从去年起，也开始自己创立企业， 从事相关方面软件技术的研发：

结合这么多年从博士学习到科研人士到创立软件企业大半年以来的个人所见， 所得， 所想，我来谈一谈我对这个领域的“国产替代”的一些看法：

为什么以及如何发展国产替代

CAD CAE（包括其在创意领域的细分类别）软件市场， 是一个人均GDP很高的市场。 各种行业研报很多， 我不做复读机了， 举个例子：互联网企业中的佼佼者可以做到几万亿市值，10万规模的雇员。 而CAD、CAE企业中的佼佼者， 做到数千亿市值， 数千人的雇员， 人均市值可能是互联网企业的2~10倍。

再者，CAD，CAE，包括其在创意领域的细分， 是一个对下游领域的商业和生存如吃水打井般的存在， 一定程度上掌握着下游企业，产品研发等的生命线，虽然断供之类的事情基本不会发生，但被垄断所间接造成的研发难度增加，产业格局低下等已成为现阶段发展中所不争的障碍。

第三，算力，云计算以及科学计算工具在更多与人有关的领域深入的发展， 其未来的市场， 无论是商业模型，还是潜在的商业潜力，都并非能从现有市场直接借鉴。这在一定程度上把我国这个后发产业放到了与国外先发企业一致的起跑线上，形成了（从全新的角度）发展国产替代的时代机遇。

怎样才算是有了国产替代

作为一个有关领域的从业者，我也聊一聊怎样才算是真正地发展出了“国产替代”, 这个替代二字，我觉得要分几个层级：

  1. 能够实现和国外软件同样的功能
  2. 能够形成和国外软件同样好用的工具
  3. 在性能和结果上超越国外竞品
  4. 从头到尾完成一整个落地项目
  5. 有大量的国内外项目优先选择使用所研发的软件
  6. 连美军在开发项目时都可能来选择你的软件，甚至反过来骂“操，美产的软件就是不行”

这第一点实际上很容易完成，简单到它都不需要是个“软件”， 一段代码， 一个开源项目， 或者国内各大力学或者仿真实验室的祖传代码捯饬一下， 就能完成这个任务， 要说是国外的软件算的案例，国内的软件也能一样算， 不是什么难事。

至于第二点，比第一点一下子就难度就上来了。。。。我们一定要知道， CAD， CAE工具， computer的目的是A， 不是主角。主角是最后的design， engineering。 所以不能够直接服务于这两个目的的软件（泛指任何代码）系统，不能称之为软件。 为了达到这个目的，在以1为基础上，需要做大量的上下游工具打造，才能够做到能用， 进而好用。

第三点，实际上是容易的，但要把它放在第二点以后来讲，就并不容易了。 容易二字是因为你很容易开发出一个专项专用的程序，里面做足了并行和程序间的耦合优化， 使得一整个程序的运算效率和效果都比国外竞品好，然而哪怕是同样的程序，一但把代码系统解耦开来放置到软件系统的视角去运行。。。。效率下滑迅速。 所以， 你首先得是一个软件， 能够完成竞品类似的功能，然后才能拿来就性能和效果上进行比较。

完成了第三点，实际上一个软件才刚刚具备了技术竞争优势， 这和商业优势还相去甚远。

下一步的验证是，同外国的竞争品一样，你如何能够从头到尾完成一个项目？比如：你的软件如果是设计车的，那么，你得要在一个车辆研发项目中完全地进入它地研发环节，通过你的软件系统的使用，帮助完成了车辆的设计，并使得性能， 成本产生了降低，并且最后相关企业造出了这辆车。 走到这一步，才算是这款软件第一次完成了它蹒跚学步的第一步。答主企业的软件虽然不是造车的，但在有关领域（不可透露）也正处于这一步。有时候，这一步甚至是要靠自己走完的！（就像当年虚幻引擎也先用自己的引擎做了游戏以自证）

等走完了第4步后，可以进行商业探索， 并进行第5步的尝试，需要尽可能地去求人用自己的软件， 和无数的采购负责人喝酒。。。。

等第5步基本上完成的时候， 才算是初步具备了市场优势，此时很有可能每年产生的利润才刚好可以覆盖研发支出。而如果不计其它情况，这一步也算是国产替代这个任务的初步完成。

至于第6步，则是有关系统真正从国产替代，走向不可替代的完备路径，这意味着这款系统此时已经能够在极个别的问题上提供独一无二的解决方案，具有自己绝佳的竞争优势，且这些优势足以支撑起千亿美元的市值。。。。

所以按照我所写的这个列表。。。。你们觉得我们在哪些核心科技领域走到第5步了么？？？？

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