亚欧的微型制造研发

　　为了更好地了解世界微型制造研发活动的现状和新方向，美国国家科学基金会等机构委托一个专家小组进行了一项研究。专家组首先在2004年8月组织了一个研讨会，调查美国在微型制造领域的活动。随后在世界技术评估中心的主办及赞助下，甄选出亚洲（日本、韩国和中国台湾）和欧洲（奥地利、德国、荷兰和瑞士）各国的政府、企业和大学进行了现场参观。专家组成员框定的调研问题范围包括设计、材料、工艺、计量、应用、商业和经济。

　　这项国际技术评估研究将重点放在微型元件和产品的制造装备和系统的微型化全球新趋势上。这一趋势越来越多地被称为微型工厂制造范式或台式制造范式。它涵盖了微型部件制造或与计量学、材料处理和装配集成的混合工艺，目的是创建能够低成本、全自动生产微型精密产品的微型工厂。本研究从亚洲和欧洲的医学、电子、航空航天和消费产品等关键部门的科技与商业化角度调查了最新技术和新兴技术，但不包括微机电系统中通用的基于刻蚀的工艺。

　　世界微型制造活动

　　新兴微型化技术明显地推动着微型工艺、机械、计量学的发展，以满足与部件尺寸、特征定义、精确度和精密度以及材料发展相关的需求。本研究揭示出亚洲和欧洲在这些方面开展了许多活动。

　　亚洲和欧洲都是从微机电系统起步的，其思路在本质上更倾向于以机械学为中心，而不是以电子学为中心。虽然当前发展的是二维刻蚀技术，但它并不是主导性技术，例如：还有更具平衡性的方式。研发更倾向于以产品为导向，而以改进这项技术为目标作出耐心和持续的努力，例如：更加强调脚踏实地的举措，而不是好高骛远。

　　亚洲和欧洲迈向机械微型化的趋势是明显的，台式机床、装配系统和测量系统的商业化也正在进行之中。亚洲的微型工厂范式比欧洲更明显，早在10年前就开发出了几个概念系统。例如：日本国立先进产业科技研究所针对小型微制造机床和微型工厂开发做出了巨大的努力。欧洲更加强调机械—工艺层面。

　　在亚洲和欧洲，许多正在研究的问题和面对的技术挑战是：对更小尺寸机械的需求，对多功能混合机械的需求，对部件处理和夹具的关注，计量学与加工的集成，以及发展微观尺度工艺的需求。

　　政府战略和资助模式

　　从研究到技术、从精心制作到商业化应用，无论是在方向上还是政府长期财政援助上，亚洲和欧洲在国家政府层面显得比美国更有组织，因此，们做出更加持续的努力来优化和完善新的发展。

　　日本和韩国都在支持国家级的、庞大的多年度微型制造和微型工厂计划，虽然韩国是最近才开始这样做的。日本的微型机械十年计划（1991-2001年）倾注了巨大的政府投资，从而与工业界一起跨越式地启动了大量行动，并继续至今。韩国机械金属研究院获得了一份发展微型工厂的重要政府合同。

　　日本国立先进产业科技研究所和物理化学研究所都为微型制造做出了巨大的努力，并取得了显著的成果。在这两个所的实验室中，研发计划正在创造非常尖端、复杂和高度创新的加工方法。

　　欧洲的联邦和州政府对研究院所进行大量的投资。它们的重点似乎是创造启动性基础设施来支持研究成果向技术的转化，使之达到吸引公司进行应用和商业化的程度。德国全国的弗朗霍夫研究所似乎取得了重大成功。每个研究所都关注一项特定技术，都依傍着重要的大学而建，也都与公司紧密协作。在德国，“弗朗霍夫体系”是微型制造研究、技术发展和商业化的主要推动力。

　　企业战略

　　在支撑性企业战略方面，以下几点值得注意：

　　大额的研发预算：总体来说，亚欧的大型和小型公司的研发预算都高于美国。如韩国三星公司2001年的研发投入为销售额的4%（相当于美国公司的平均研发投入），但到2004年就升到了8.5%，并且这一比例还将保持下去。

　　持续的努力：亚洲和欧洲的公司都往往能够发展和维持长期的研发项目。如日本发那科公司的纳米机器人就是数十位研究和工程人员17年努力的成果。

　　强大的政府伙伴关系：卡尔?蔡司公司新的微调测量机就是它与德国政府联合努力的成果，其中德国政府资助占项目的30%。

　　紧密的研究所/大学联系：为了联合开发技术，德国的公司提供巨大投资并在弗朗霍夫研究所—大学所在地驻有职员。

　　研究所—大学战略

　　亚欧的大学研究倾向于以设备开发为导向，它们较长期的项目以开发设备和相关集成系统为目标。在工艺基础领域尤其是建模和仿真领域的活动不甚明显。

　　日本大学的研究计划往往更具基础性，以教授为中心的研究计划并不多见。韩国和中国台湾也采取类似的模式。日本的大学和政府实验室缺乏联系。

　　在德国，各大学几乎全都跟弗朗霍夫研究所联合，并重点从事以产业为基础的研发项目。瑞士和荷兰也有类似的倾向。在所到之处，它们的实验室设施是先进的，主要依靠政府资助，跟美国相比，它们的教职人员将更多的时间放在研究上，关心资助问题的时间较少。

　　在大学和公司关系方面，日本的公司期望大学讲授基础原理和提供广泛的科学教育，而公司一般在员工就业的头几年提供更具针对性和以应用为导向的专项培训。应注意的是，与知识产权相关的政府政策可能为关注政府资助的大学创新和发明人的产业界提供有利条件。公司能向政府购买许可证，从而将大学的发明商业化，政府拥有其资助所产生的全部知识产权。参与的教员可以应邀免费与公司合作。然而，日本大学正逐步采纳美国的研究资助模式。

　　摘译自世界技术评估中心“国际微型制造研发评估”

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