日本材料学在芯片行业称霸，靠的不是某一家公司或机构，而是集团化作战。
正解局原创
最近几年，“卡脖子”是中国科技领域涌现最多的词汇之一。
细看广为流传的“卡脖子”清单，我们会创造，中国被卡最严重的技能里，有一大半涉及材料领域。
我们有能力设计芯片，却造不出高纯的芯片质料；我们有能力设计发动机，却造不出耐用的缸体材料；我们有能力设计高精密机床，但却连一把高强度的刀具都搞不定。
面对这样的情形，不禁要问，中国该怎么办？
从隔壁日本的材料科技发展中，或许能找到答案。
如果纯挚看材料科学的学科天下排名，彷佛日本和中国差不多，都仅掉队于美国，但日本的材料科学运用特殊好，比如金属材料学，日本是天下第一，延伸出冶金技能是天下第一，车用钢材质量天下第一。
其他像电子信息材料、纳米材料、半导体材料、碳纤维复合股料、陶瓷材料等领域，日本高校的学科排名未必天下第一，但运用领域均做到极致。
日本的材料科学到底有多厉害呢？我们来看几个例子。
先看陶瓷。
日本的陶瓷科学，一贯位居天下的前沿，尤其在新型陶瓷材料，特殊是前辈陶瓷敏感元件等领域，霸占绝对领先的上风，热敏、压敏、磁敏、气敏、光敏等各种前辈陶瓷产品垄断环球市场。
日本村落田制作所成功量产手机里的“超小型”关键电子组件——微型多层陶瓷电容器，所占空间只有原来的五分之一，但其蓄电量却是赶过10倍。
陶瓷电容
iPhone11中已经大量利用村落田制作所的电容器。
不出意外的话，其他5G版手机也会很快利用这种多层陶瓷电容器。
再看抗震。
我们都知道，日本是个地震多发的国家。为了抗震，日本在材料上绞尽脑汁。
日本人用5000元1公斤的黑科技材料造了一款奇葩泡沫“乳房”，不仅绝缘隔热，还能抗7级地震！
形状酷似乳房的泡沫抗震房
末了看芯片。
众所周知，在芯片生产中最主要的设备是光刻机，而在OLED显示屏生产中，最主要的设备则是蒸镀机。
这台设备是用来完成OLED屏最主要的一道工序：蒸镀。
而目前只有采取日本CanonTokki公司生产的蒸镀性能力蒸镀出品质最高的OLED屏幕。
OLED屏不仅可以波折而且画面色彩更丰富
在蒸镀工序中，除了须要蒸镀机，还须要一个非常主要的小部件：蒸镀掩膜板。
这个小部件，直接决定了终极面板的分辨率，以及生产OLED面板的良率。
在市场上，同样只有一家日本公司——大日本印刷，才能生产这种最高精度的蒸镀掩膜板。
为什么这种高精度蒸镀掩膜板只有一家公司能生产呢？
这又涉及到一种分外的金属原材料：超因瓦板。
掩膜板要经历蒸镀的高温环境，随意马虎变形，而只有热膨胀系数靠近0的超因瓦板，才能生产出符合需求的高精度蒸镀掩膜板。
巧合的是，这种分外材料同样只有一家日本公司——日立金属才能生产。
以上，虽然我们仅就几个方面，对日本的材料科学和成果做了个浏览，但已经能看出这个国家在材料科学方面的厉害之处。
日本的材料科学之以是牛，正是举国系统编制结出的硕果。
二战往后，特殊是伴随着20世纪六七十年代的经济腾飞，日本的无机非金属材料家当迅速发展。
其科学研究和技能研发在产学官研的协力推动下，达到天下领先地位。
在政策层面，日本科学发展方案历来重视材料科学，特殊重视根本材料科学研究的“育种”。
上世纪80年代，日本科学技能厅（后并入文部科学省）和通产省拟定的高技能方案中，在“创造科学技能推进奇迹”的8个项目中，新材料的根本研究占5个。
1992年，日本科学技能振兴调度费（国家给的科研经费）新增八个项目，前三个都是材料科学方面的。
日本文部科学省官网
靠着40多年的不懈努力，日本的材料科技在环球独占鳌头。
目前，不论是传统的日用陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料，还是新型无机非金属材料，日本都位居天下前列，不少技能更在欧美之上。
进入21世纪，日本政府在第二次科技发展五年操持中提出，科学技能的三大计策任务，即：
知识创新——把科技进步作为立国之本；
知识转化——将科技进步转化为生产力，增强国际竞争力，实现可持续发展；
造福社会——依赖科技进步掩护国民康健和生活质量、保障国家安全、防止磨难侵袭。
这份操持将纳米技能和材料方向称为“包含上述３个重点领域，支撑科学技能整体发展根本的主要领域，在21世纪有望成为科学技能的主干”。
日本新世纪五年操持先容
可见，日本是从国家的高度，倾举国之力将材料科学，作为未来发展的重心在布局。
这样的认知高度和巨大的投入，形成了日本现在在材料科学方面霸占的领先上风。
除了政策扶持外，在学术研究方面，日本政府还专门牵头成立了在材料科学领域享誉环球的国立物质材料研究所。
日本国立物质材料研究所（National Institute for Material Science，NIMS），这天本唯一的专门从事材料科学的国家研究与开拓机构，由日本国家金属研究所（成立于1956年）和国家无机材料研究所（成立于1966年），这两个国家研究开拓机构合并而来，作为独立行政机构进行材料科学的根本研究和开拓。
日本国立材料科学研究所官网
NIMS的义务是“从材料研究创造未来”，研究方向不仅包括金属或陶瓷，还包括金属、半导体、超导体、陶瓷、有机材料和纳米材料等等，涵盖电子、光学、涂料、燃料电池、催化剂、生物技能等范围的运用。
除了直接研究材料科学之外，NIMS也进行干系的理论研究和配套的仪器技能研究，如电子显微镜、高能离子束、强磁场等技能。
总之，便是个材料科学研究的巨无霸。
NIMS在筑波的三个分所
搞高精尖的科学研究，是须要花费巨量资金的。
日本政府投入的科研经费，也只能视为发展的种子。大部分经费来源还是要民间，尤其来自各大财团的大力投入。
日本新材料企业KUREHA、可乐丽（KURARAY）和伊藤忠商事与日本官企投资基金-家当改造机构互助，形成互助同盟，全面推进高端新材料家当发展。
KUREHA等企业与家当改造机构共同出资成立新的高新技能投资公司，个中家当改造机构约占49%股份，KUREHA等企业联合将拥有剩余股份，总投资额为200亿日元。
企业之间的互助也不少。
比如在碳纤维行业，日本较早形成了家当同盟，同盟成员覆盖了全体碳纤维家当链，能够全面理解家傍边存在的问题和需求，有效做事于家当的各个环节。
有政策扶持，有科研平台，有资金支持，有同盟互助，日本的材料科学便是这样做强做大的。
无利不起早，大财团投入这么多，肯定是要进行家当化的，把材料科学的用场发挥到最大。
想要家当化，只有研发远远不足，还必须有干系的配套家当，才能让科研成果转化成实际的产品。
详细到制造过程，一定涉及到方方面面的技能领悟、设备仪器、不同材料的成熟利用。
没有配套的家当，是不可能仅凭研发就得到好产品的。同时，研发也须要进行市场化的考验，以促进研发的快速迭代。
比如集成电路家当，从纯净的硅片到完全的产品，至少须要2000步，如果每一步的良品率都有99.99%，两千步下来就仅剩不到82%。
这样低的良品率，做任何制造都是要亏本的。
集成电路
日本的材料家当到底有多牛？咱们看看集成电路家当就知道了。
集成电路材料是集成电路家当发展的根本。
集成电路技能每提高一步都会对材料提出新的哀求，而材料技能的每一次发展也都为集成电路新构造和新技能供应根本。
先来看看集成电路衬底材料。
环球硅片的供应商，紧张有日本的信越化学和胜高、德国的世创、中国台湾的环球晶圆以及韩国的SKSiltron，这环球前五大公司的市场份额约92%，个中12英寸硅片市场的份额约98%。
再看光刻胶和配套材料。
环球光刻胶市场基本被日本JSＲ、东京应化、住友化学、信越化学、日本TOK、美国陶氏杜邦、德国默克等几家大型企业所垄断，市场份额占比九成以上。
除此之外，还有湿化学品。
日本企业拥有28%的市场份额，代表性公司包括关东化学、三菱化学、三菱瓦斯、东京应化等。
还有其他，比如掩模版、电子气体和源、抛光材料、靶材及蒸发材料等生产环节上，日本在每个环节都有好几个天下有名的大公司。
以是说，日本材料学在芯片行业称霸，靠的不是某一家公司或机构，而是集团化作战。
新材料是当代工业的先导，已成为当现代界各国必争的计策性新兴家当，具有知识密集、技能密集、资金密集的特点，其研发水平和家当化规模已成为衡量一个国家科技进步、经济社会发展和国防实力的主要标准。
虽然在材料技能方面，咱们和日韩欧美仍存在着不小的差距，但中国已经在迎头追赶。
科研方面，中国已成为材料学领域一支强大的科研力量。
根据自然指数的统计，我国论文数量在2018岁首年月次超过美国。
材料学领域，论文贡献最多的100家科研机构中，有35家为美国科研机构；中国居第二位，有34家机构上榜。
自然指数官网
家当方面，我们也在加大投入，市场逐步扩大。
根据前瞻家当研究院发布的《中国新材料行业市场前瞻与投资计策方案剖析报告》统计数据显示，2010年我国新材料家当总产值仅仅为0.6万亿元，2017年增长至2.6万亿元，2020年总产值超过6万亿元。
当然，必须要看到，我们仍旧还有很多短板。
比如在新科技高品质的材料方面，我们仍旧很掉队，没有节制核心技能和专利，目前紧张以仿制为主。
这也将是我国材料家当在短期内必须要迈过的一个坎。
这个坎迈过了，我们将迎来一片新天地。
关于日本领先的材料科学研发，你怎么看？欢迎在留言区聊聊。
