垄断全球80%市场,让美国无可奈何,大疆如何打造“技术护城河”

020年8月21日,一则消息让众多国人兴奋不已。美国国际贸易委员会做出针对中国无人机企业大疆的337调查终裁,宣布“不会发布禁令”,此举无疑是狠狠打了美国的脸。这件事儿究竟是美国企业恶意竞争,还是美国政府下“黑手”?今天我们一探究竟。

美国为何被中国反超?

无人机最早的尝试,是作为无人靶机训练的防空兵。二战爆发后,欧洲战场的航空兵损失惨重,美德两国都盯上了无人机,都试图用退役飞机开发出能携带武器弹药,又能精确攻击目标的无人飞行器。同时还设计了小型无人飞机担任侦查或者试验任务。但受制于当时的电子水平,无人机的作战能力达不到预期。

越战爆发以后,美国士兵被越南的游击战虐得体无完肤,尤其是在雨林中执行任务的美军,被越南士兵当兔子一样撵着走。美国开始大量使用无人机承担侦察任务,其中最经典的无人机是瑞安公司的BQM-34火蜂,共生产6411架,是世界上生产数量最多的军用无人机之一。其外形依旧和现在的靶机差异不大。

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BQM-34火蜂因为价格便宜,而且功能性全,出现了大量的改进型,一直使用到90年代。美国曾多次控制BQM-34火蜂无人机,飞入我国境内侦查时被击落。不过当时的无人机更多的是“遥控飞行器”,还不能进行复杂的飞行任务。

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之后美国人开始了智能化的无人机研究工作,其中就有大名鼎鼎的D-21高空高速无人侦察机,并多次针对我国罗布泊的核试验场进行侦查任务。但因为D-21技术问题存在缺陷,基本都失败了。曾有传言1971年美国发射的一架D21B侦查无人机,成功进入我国境内,不久后失踪了,美国方面推测很有可能是被我国防空部队击落并缴获,不过是真是假那就不得而知了。

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同时期美国也开发出QH-50反潜无人直升机,开发目的就是为了应对苏联潜艇,可惜的是该无人机不能进行复杂任务的自动驾驶飞行,当时的无线电技术在大海上极其容易被干扰。虽然该项目曾被美国海军寄予厚望,但最终只是昙花一现,主要原因是交付的746架QH-50,411架在任务中损毁,最终该项目在1970年被美国叫停。

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随后美国的无人机及相关技术被送到了以色列,以色列在中东战争用无人机进行侦查、情报收集任务,还承担起通信任务。加上以色列指挥官灵活的指挥,在战争中经常以少胜多,并在美、英的帮助下,击败阿拉伯国家联盟。

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到了上世纪90年代,集成电路技术突飞猛进。随着计算机小型化的开始,MEMS传感器(微机电系统)逐渐普及,为现代无人机的发展做出了重要贡献。随着电传操纵系统发展,加上GPS的出现,基于航路点的导航系统开始应用,加上通信技术的升级,无人机逐渐灵巧起来,能够独立承担任务。“无人作战飞机”也因此应运而生,并且初具“智能化”。

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美国从1991年的海湾战争中,就开始广泛使用无人作战飞机。曾有一位美军无人作战飞机操作员布赖恩特表示,他所在的部队在他任内6年中,杀了1600人以上,不少是儿童。后续经过调查,被美军无人机击杀的人当中,大约有2%是恐怖分子。美国恶意屠杀平民,被众多国家谴责, 即使如此,美国也多次声称自己是“自由灯塔”,实在令人作呕。

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美国无人机在军事领域具有绝对优势,但是在消费无人机市场很难有什么建树。因为大疆的无人机占据了消费级无人机近8成的市场,锁死垄断不为过。2019年全球无人机市场规模达到180亿美元,消费无人机占7成,7成中的90%份额被中国无人机民营企业拿走,因为目前全球排名前十的民用无人机企业中,中国占了7家

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从消费无人机专利来看,大疆占了3成,位列全球首位。第二和第三也是我国的易瓦特、深圳道通两家公司,但专利申请量仅为大疆的一半。2019 年年底,大疆累计申请专利破万,达到11700多件,其中国际专利有874件,专利申请书全球第23,中国排第6。大疆如此能耐,都离不开一个人,汪滔。

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大疆如何打脸美国?

汪滔,是大疆的CEO兼CTO。按照大疆离职员工所说,汪滔做事十分偏执与独断,并且要求大疆的产品必须以精品为向导,对于设计不好的东西,会很直接地骂‘这是什么垃圾’。汪滔对于技术的执着,促使大疆在技术层面取得极大的优势,并且积累了深厚的技术底蕴,构筑了大疆在无人机领域无人能突破的技术壁垒,任何一家无人机的公司,都无法绕过大疆公司的专利许可。

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大疆拥有众多专利的同时,依托深圳完善的科技供应产业链,实现了从设计、制造、生产、研制一体的全产业链。大疆甚至通过庞大的专利制定行业标准,对美国的民用无人机厂商进行技术封锁。之所以能做到这样,就是因为大疆无人机的核心专利,对于消费无人机来说是不可替代的。其中最重要的就是大疆的飞控技术。

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飞控技术一般依赖于传感器、计算机和伺服作动设备等三大硬件。有了这三大件,大疆才能使无人机在高空飞行时,能实现姿态稳定,可以实现在复杂环境中的飞行任务和应急控制。并且大疆在飞控技术中,创新地引入了计算机视觉与AI技术。

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计算机视觉是使用摄影机和计算机代替人眼,对目标进行识别、跟踪和测量,并利用机载计算机进一步做图像处理,处理成适合人眼观测或者方便仪器检测的图像。要具备计算机视觉技术,这有一个前提,那就是搭载的摄像机要好,大疆的云台相机满足了所有的需求。

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大疆已经将自己的无人机航拍提升到专业角度,并且拥有专业级航拍的产品线。加上大疆自主研发的计算机视觉技术,可以给无人机系统提供决策数据,让大疆的无人机时刻进行学习,并随时识别周边物体,进行障碍感知,并判断当下的飞行环境,在一定条件下实现自主飞行和智能跟随,并在复杂的飞行环境下也能人为操作使用。

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这些技术除了帮助大疆在无人机领域成为老大,也让大疆在自动驾驶领域颇有收获。在今年的上海车展上,大疆展示了自产的自动驾驶系统,还宣布和五菱汽车、大众等汽车厂商会有进一步的合作。

大疆的成功,让美国屡屡对大疆下黑手,从2017年美国政府就禁止美国军队采购大疆无人机。但是因为大疆出色的航拍能力以及便宜的价格,美国部分军人忽视该禁令进行采购,最后该禁令也只能不了了之。

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从去年开始,美国官员就在推动美国军方不要采购大疆无人机。不过大疆过硬的产品质量,以及便宜的价格,甚至得到了五角大楼的“特别豁免权”。不过在去年年底,美国商务部还是将大疆列入实体清单。

这确实对大疆的发展有了一些阻碍,主要原因是大疆无人机的很多MEMS配件也叫微机电系统,是将微电子技术与机械工程融合到一起,制造出具备功能性的传感器。目前大疆的无人机对美国传感器依赖较大。日媒曾经拆解大疆无人机并进行分析,部分核心传感器其中涉及图像处理器方案芯片、信息同步传输芯片、避障传感器前端模块、GNSS卫星定位方案芯片等都来自美国公司。

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而MEMS配件的加工技术主要从半导体制造技术发展起来,其中就包括光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工等精密机械加工技术,而这些恰恰就是我国工业短板,所以禁令对大疆的发展确实有了一些影响。不过考虑到大疆的专利技术,以及采购的传感器数量,也让美国一些企业开始游说政府,将大疆从实体清单撤销,所以才会出现,大疆在美国的制裁中“反复横跳”,制裁如同废纸。

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当然,不同于5G技术,大疆的消费无人机对美国来说更多是钱的问题,而非国家级的战略技术,美国的制裁也就没有那么坚定。而我们也清楚中国不破精密机械加工这道坎,中国现代化转型必然受到掣肘。

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中国精密机械加工如何破局?

精密机械制造业是关系到我国未来发展的战略性产业,国家自然十分重视,近几年中国传感器市场发展很快,尤其是“十三五”期间,我国传感器领域突飞猛进,MEMS产业的市场规模从2016年的363亿元,增长到2020年约708亿元。年均增长率达到15%,而且长三角、珠三角以及中部地区都在大力发展MEMS产业建设相关产业园区。

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虽然发展迅速,但是不能忽视的是,我国和西方的先进水准依旧有着不小的差距。主要是两个原因,第一个原因是我国传感器感应落后,第二个原因是传感器技术落后。我国传感器主要性能指标,和先进标准差了两代,高性能MEMS传感器依赖于进口。

因为传感器的市场,主要被美国、日本、德国的公司占有,目前全球传感器大约有2万种左右,而国内只能生产其中的1/3,主要集中在低端产品和市场,高端依赖于进口必然会导致国产的传感器难以规模化应用,难以发展。

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而美国MEMS传感器能发展起来,也是因为美国的技术前瞻性,美国政府在80年代初就组织起了国家技术小组,帮助企业进行传感器技术开发工作。所以美国保持了在高新技术领域的优势,并促使美国军事工业的强大。据美国统计,关系到美国发展的22项核心技术中,有6项与传感器有关。

当然,我国也很早就意识到了传感器的重要性,从上世纪60年代就开始了传感器制造业的发展。但是受制于我国的工业底子薄,发展比较缓慢,1982年国内才开始MEMS的加工技术的研究工作。

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到了上世纪90年代,我国相继突破了硅微机械加工技术的相关技术,并建立了多个传感技术国家级的实验室和研发基地。“九五”期间,我国在重要的51个传感器的上实现突破,并初步建立了我国的传感器产业。

随着我国市场规模越来越大,对于传感器的需求与日俱增,尤其是汽车电子和通信电子应用市场,对于传感器需求发展最快,主要集中在智能手机、智能汽车和自动驾驶方面,我国这些领域的发展,也成为推动我国MEMS传感器发展的重要因素。

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随着国内MEMS制造水平不断提高,加上我国拥有完善的工业体系,价格方面优势明显,尤其是在疫情期间,各个国家的制造业停滞。在我国政府的推动下,大批的晶圆代工厂纷纷将工厂迁回国内。例如台积电,在国内多处建厂,台积电不仅代工芯片也代工MEMS传感器,必然会推动国内IC集成电路芯片厂和MEMS工厂开始蓬勃发展。

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不过要在技术上超越,也不是一朝一夕就能做到的。MEMS传感器和IC芯片是智能工厂的“心脏”,对于创新性人才需求极多。MEMS与IC区别不小,因为MEMS需要的复合型人才,既要懂微电子,又需要懂力、声、光、电、磁、热等多种物理科学,对于从业者的要求较高,所以也对我国教育发展提出要求。

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在市场的推动下,未来国内必然会有一批顶尖的MEMS科研团队和代工厂出现,并推动我国数字化和智能化转型。老子云:执大象,天下往。我们拥有着最完善的工业链,最合适国家发展的制度“土壤”,我们国土上已经诞生了华为、大疆等科技巨头企业企业,必然未来还会有一批顶尖的科技企业出现。而我们要做的就是给国家的发展一些耐心和支持。

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