受访 |  李圣甫 神数中国研究院院长 首席经济学家

撰文 |  神数中国研究院 丁宇辰  李哲欣

     习近平:科学无国界，科学家有祖国。我国科技事业取得的历史性成就，是一代又一代矢志报国的科学家前赴后继、接续奋斗的结果。从李四光、钱学森、钱三强、邓稼先等一大批老一辈科学家，到陈景润、黄大年、南仁东等一大批新中国成立后成长起来的杰出科学家，都是爱国科学家的典范。希望广大科技工作者不忘初心、牢记使命，秉持国家利益和人民利益至上，继承和发扬老一辈科学家胸怀祖国、服务人民的优秀品质，弘扬“两弹一星”精神，主动肩负起历史重任，把自己的科学追求融入建设社会主义现代化国家的伟大事业中去。

中国“卡脖子科技”的核心领域界定与战略层级划分

“卡脖子科技”并非单纯指代技术落后的领域，而是特指那些具有战略性、基础性、稀缺性和不可替代性的关键核心技术，其核心特征是一旦遭遇外部断供，将直接导致相关产业链、供应链陷入瘫痪，且短期内无法通过技术替代或市场调节实现缓解，进而威胁国家产业安全、经济稳定乃至国防安全。基于国家发改委、科技部等部门公开的关键核心技术清单及产业实际依赖度数据，结合2025年哈佛大学肯尼迪政府学院《关键和新兴技术指数》报告划定的五大战略领域，可将中国“卡脖子科技”划分为三大战略层级和五大核心领域，各领域的技术依赖度、战略影响度及攻坚难度呈现显著差异。

第一战略层级为“生存保障型”领域，涵盖半导体制造与设计、高端工业软件两大方向，其技术依赖度长期维持在90%以上，是当前中国产业升级最紧迫的“生命线”。半导体领域的卡脖子环节贯穿全产业链，从上游的EUV光刻机、半导体材料，到中游的EDA设计工具、高端芯片制造，再到下游的先进封装测试，均存在显著短板。其中，EUV光刻机作为7纳米及以下先进制程芯片生产的唯一商用设备，全球市场被荷兰ASML垄断，其核心部件涉及超过10万个精密零件，依赖全球5000多家供应商协同供应，中国目前最先进的上海微电子90纳米ArF Dry光刻机与ASML存在至少三代技术代差，28纳米ArF Immersion光刻机仍处于研发阶段。EDA工具方面，Synopsys、Cadence等国外企业占据全球95%以上的高端市场份额，国内企业虽在特定环节实现突破，但全流程工具链的成熟度和稳定性仍无法满足先进制程芯片设计需求，华为海思等头部设计企业仍高度依赖ARM架构授权及国外EDA工具的持续更新。高端工业软件领域，研发设计类软件的垄断格局尤为突出，法国达索的CATIA、德国西门子的NX软件几乎垄断了航空航天、高端装备等领域的复杂产品设计，美国ANSYS的CAE软件在多物理场耦合仿真等核心功能上占据绝对优势，国内中望CAD、华天软件等产品虽在二维及中低端三维设计领域实现替代，但底层几何内核算法和工程应用数据积累不足，在高端制造场景的市场占有率不足5%。

第二战略层级为“发展支撑型”领域，包括高端材料、精密仪器与核心零部件三大方向，技术依赖度在60%-80%之间，是保障中国制造业转型升级和新兴产业发展的关键支撑。高端材料领域，碳纤维、光刻胶、高端轴承钢等产品长期依赖进口，其中T1000级以上高端碳纤维全球市场被日本东丽、美国赫氏垄断，国内产品在强度、模量等关键指标上存在差距，仅能满足中低端应用需求；KrF/ArF光刻胶作为芯片制造的核心耗材，日本企业曾占据全球90%以上份额，尽管2024年南大光电、晶瑞股份等企业实现KrF光刻胶批量供货，市场份额提升至30%，但ArF光刻胶的国产化率仍不足5%。精密仪器领域，高分辨率质谱仪、扫描电镜、基因测序仪等高端科研仪器的国内市场占有率中，国外品牌占比超过85%，核心瓶颈不仅在于整机设计，更在于高性能探测器、离子源等核心部件以及专用控制软件算法的缺失，导致科研机构和高端制造业的检测分析能力受制于人。核心零部件领域，航空发动机叶片、高端轴承、精密减速器等产品的技术差距更为显著，国产航空发动机叶片的耐高温性能和寿命仅为国际先进水平的60%-70%，工业机器人用精密减速器的国产化率不足30%，直接制约了高端装备产业的自主化进程。

第三战略层级为“未来布局型”领域，涵盖人工智能基础层、量子技术、生物技术等新兴方向，技术依赖度在30%-50%之间，虽当前未形成直接断供风险，但关乎未来10-20年的全球科技竞争主导权。人工智能领域，中国在应用层和数据资源上具备优势，但基础层的算力芯片、核心算法和开源生态仍落后于美国，2025年美国在高精度AI模型数量上占据绝对优势，其模型在多学科测试中的平均胜率显著高于其他国家，而中国DeepSeek R1、阿里巴巴Qwen3等模型虽实现性能突破，但在算力支持和算法创新上仍受限于国外高端GPU供应。量子技术领域，中美差距逐步缩小，中国在量子传感和量子通信领域具备突出优势，但量子计算的工程化和商业化进程滞后，核心器件的可靠性和规模化生产能力不足。生物技术领域，中美整体表现接近，中国在药品生产和人才储备上占据优势，全球40%的活性药物成分由中国生产，但在基因工程、疫苗研发等原始创新领域，仍依赖国外核心技术和专利授权。

这种战略层级划分并非静态不变，而是随着技术突破和地缘政治格局动态调整。例如，长春光机所通过专利作价入股模式推动的正照式CMOS图像传感器生产线，实现了高端传感器100%国产替代，使该技术从第一战略层级降至第二战略层级；而美国对中国AI芯片出口管制的升级，导致高端算力芯片的卡脖子风险加剧，使其在战略层级中的重要性进一步提升。明确各领域的战略层级，是制定差异化攻坚策略的基础，避免资源分散和盲目投入。

中国“卡脖子科技”困局的深层成因解构

中国在“卡脖子科技”领域的困局并非单一技术差距导致，而是技术积累、创新生态、体制机制、地缘政治等多重因素交织形成的系统性问题。深入解构其深层成因，需超越“技术落后”的表面认知，从历史演进、生态构建、制度设计和全球博弈四个维度进行分析，才能精准把握问题的核心症结。

从技术积累维度看，“重应用、轻基础”的发展模式导致核心技术“先天不足”。长期以来，中国经济发展依赖要素驱动和规模扩张，科技创新侧重于应用研究和技术引进，对基础研究的投入严重不足。根据国家统计局数据，2024年中国全社会研究与试验发展（R&D）经费投入为36130亿元，其中基础研究经费支出仅2497亿元，占比约6.9%，而发达国家普遍维持在15%-20%的水平。基础研究的薄弱直接导致核心技术缺乏源头创新支撑，许多“卡脖子”问题本质上是“卡脑子”问题，例如EDA工具的核心算法依赖数学、物理等基础学科的长期积累，高端材料的性能突破需要材料基因组学等基础研究的突破，而这些领域的研究周期长、投入大、见效慢，难以在短期内形成经济效益，导致市场主体投入意愿不足。同时，技术引进的路径依赖加剧了自主创新惰性，改革开放以来，中国通过“市场换技术”模式快速提升了制造业水平，但也导致部分企业形成“重引进、轻消化”的习惯，缺乏对核心技术的深度研发和二次创新，最终陷入“引进-落后-再引进”的恶性循环。例如，工业机器人领域，国内企业长期依赖进口核心零部件进行组装生产，对精密减速器、伺服电机等核心部件的研发投入不足，导致自主化率长期偏低。

从创新生态维度看，产学研用脱节、创新链条断裂导致技术转化“中梗阻”。科技创新是一个从基础研究、应用研究、中试孵化到产业化的完整链条，任何一个环节的断裂都会影响整体突破。当前，中国创新体系存在“高校和科研机构重论文、轻转化，企业重生产、轻研发”的结构性矛盾。高校和科研机构的科研活动多以学术评价为导向，研究方向与产业实际需求脱节，大量科研成果停留在实验室阶段，难以形成具备产业化价值的技术产品。数据显示，中国科技成果转化率仅为30%左右，远低于发达国家60%-70%的水平。而企业作为创新主体，普遍缺乏长期研发投入的耐心和能力，尤其是中小企业，面临研发投入大、风险高、回报周期长等问题，难以承担核心技术攻坚的重任。尽管头部企业如华为2024年研发投入达1797亿元，占全国科研经费的4.97%，其中基础研究投入600亿元，占全国基础研究经费的24.03%，但这样的企业数量极少，难以形成整体带动效应。同时，中试环节的缺失是技术转化的重要瓶颈，中试平台建设需要大量资金和场地投入，且面临技术迭代快、市场不确定性大等风险，政府和市场资本的投入均显不足，导致许多实验室成果无法完成从样品到产品的跨越。例如，某半导体材料项目在高校完成基础研究后，因缺乏中试平台验证技术可行性，企业不敢直接投入量产，最终通过产学研三方共建中试线才缩短了研发周期。

从体制机制维度看，资源配置分散、评价体系僵化制约创新活力释放。在资源配置方面，尽管国家出台了一系列支持关键核心技术攻关的政策，但地方政府和部门之间存在各自为战的现象，导致创新资源分散，难以形成攻坚合力。例如，在半导体领域，各地纷纷上马芯片项目，重复建设现象突出，造成资金和资源浪费，而真正需要长期投入的基础材料和核心设备领域却投入不足。在评价体系方面，科技评价仍存在“唯论文、唯专利、唯奖项”的倾向，对基础研究的评价缺乏长期主义视角，对技术转化的评价忽视市场价值和产业贡献，导致科研人员更倾向于选择短期见效、容易出成果的研究方向，而不愿涉足核心技术攻坚等“硬骨头”领域。人才培养机制也存在短板，高端科技人才尤其是既懂技术又懂产业的跨学科领军人才短缺，人才流动的体制性障碍尚未完全消除，产学研之间的人才交流渠道不畅，导致创新人才无法在最优环境中发挥作用。此外，知识产权保护力度不足也影响了创新积极性，核心技术的研发投入巨大，但侵权成本较低，导致企业和科研人员的创新成果难以得到有效保护，制约了持续创新的动力。

从全球博弈维度看，技术霸权遏制和国际规则垄断加剧外部环境恶化。当前，科技已成为地缘政治博弈的核心武器，美国等发达国家将中国视为战略竞争对手，通过技术封锁、贸易限制、人才打压等多种手段遏制中国科技进步。美国白宫科技政策办公室2024年更新的“关键和新兴技术清单”，将人工智能、半导体、生物技术等领域列为重点管控方向，通过《瓦森纳协定》限制关键技术和设备出口，对华为等中国科技企业实施实体清单制裁，切断其供应链和技术合作渠道。同时，发达国家通过垄断国际技术标准和专利布局，构建了对中国不利的技术竞争格局。在半导体领域，美国、日本、韩国和中国台湾地区主导了全球半导体供应链的关键环节，形成了技术标准和专利壁垒，中国企业要进入该领域面临极高的门槛。欧洲在AI治理等领域制定严苛的监管规则，也对中国科技企业的国际化进程形成制约。此外，全球创新生态的去中心化特征使美国能够整合全球资源强化技术优势，而中国在全球创新网络中的融入度仍有待提升，面临技术、人才、资本等多方面的封锁限制。

半导体领域：全产业链卡脖子的困境与突破路径

半导体产业作为信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，其全产业链的自主可控程度直接关系到中国数字经济的发展前景。当前，中国半导体产业在全球市场中占据重要地位，但核心环节的卡脖子问题尤为突出，形成了“设计强、制造弱、设备材料缺”的不均衡格局，要实现全产业链突破，需采取“单点攻坚、链式协同、生态构建”的系统性策略。

在半导体制造环节，先进制程和核心设备是最主要的卡脖子瓶颈。7纳米及以下先进制程芯片的生产高度依赖EUV光刻机，而该设备的核心技术被ASML、美国Cymer、德国蔡司等企业垄断，中国短期内无法通过自主研发实现替代。EUV光刻机的光源系统需要功率极高的二氧化碳激光轰击锡滴产生13.5纳米的极紫外光，这一技术仅Cymer公司掌握；光学系统的蔡司反射镜面形精度达到皮米级，加工难度极大；双工件台技术要求超高速、超精密运动控制，目前仅有ASML实现产业化。上海微电子作为国内光刻机龙头企业，目前能量产的最先进设备为90纳米ArF Dry光刻机，28纳米ArF Immersion光刻机仍在研发中，与国际先进水平的差距超过10年。面对这一困境，中国采取了“双线并行”的突破路径：一方面，集中资源攻坚成熟制程，实现28纳米及以上制程的自主可控，满足汽车电子、物联网等中低端市场需求；另一方面，探索非对称技术路线，通过Chiplet（芯粒）封装技术，将多个成熟制程的芯片裸片集成封装，实现接近先进制程的性能，绕开EUV光刻机的限制。华为海思推出的采用Chiplet技术的服务器芯片，已实现部分市场替代，验证了该技术路线的可行性。同时，国家集成电路产业投资基金（简称“大基金”）一期、二期累计投入超过3500亿元，重点支持芯片制造企业发展，中芯国际通过引进先进设备和技术改造，已实现14纳米制程的量产，28纳米HKC+工艺也已具备商用能力。

在EDA工具领域，全流程工具链的缺失是制约芯片设计自主化的核心障碍。EDA工具是芯片设计的“摇篮”，涵盖芯片设计、仿真、验证等全流程，其研发涉及数学、物理、计算机科学等多个学科，技术壁垒极高，全球市场被Synopsys、Cadence、Mentor Graphics三家企业垄断，市场占有率超过95%。国内EDA企业虽在原理图设计、PCB设计等细分环节实现突破，如启云方发布的EDA设计软件在重要指标上达到业界一流水平，产品性能较行业标杆提升30%，但在数字电路全流程设计、模拟电路设计等核心环节仍存在空白，且缺乏经过先进制程验证的IP库支持。要突破这一困境，需构建“基础研发+产业应用+生态协同”的发展模式。在基础研发方面，依托高校和科研机构的科研力量，重点攻关底层算法和核心技术，建立自主可控的几何引擎、仿真引擎等基础模块；在产业应用方面，鼓励国内芯片设计企业与EDA企业合作，通过“试用-反馈-迭代”的模式，帮助EDA工具完善功能、提升稳定性，华为海思、紫光展锐等企业已与国内EDA企业建立联合实验室，加速工具链的成熟；在生态协同方面，推动开源EDA生态建设，借鉴RISC-V架构的发展经验，构建开放、共享的EDA开源社区，降低中小企业的使用成本，提升自主EDA工具的市场渗透率。同时，政府应加大对EDA企业的政策支持，通过税收优惠、研发补贴等方式，降低企业研发成本，鼓励企业加大长期投入。

在半导体材料和设备领域，高端产品的国产化率偏低是供应链安全的重要隐患。半导体材料包括光刻胶、硅片、特种气体、靶材等，其中高端硅片、ArF光刻胶、高纯度特种气体等产品的国产化率不足10%，长期依赖日本信越、SUMCO，美国Air Products等企业供应。例如，12英寸硅片作为先进制程芯片的关键材料，全球市场被日本和韩国企业垄断，国内中环股份、沪硅产业等企业虽已实现12英寸硅片的量产，但在良率和性能上仍与国际先进水平存在差距，难以满足高端芯片制造需求。半导体设备方面，除光刻机外，刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机等核心设备的国产化率也较低，仅刻蚀机、清洗设备等少数产品实现批量供应。突破材料和设备瓶颈，需采取“产学研用协同攻关+产业链上下游联动”的策略。长春光机所的实践提供了成功范例，该所围绕正照式CMOS图像传感器工艺生产线技术开展攻关，转化运用17件相关专利，以专利作价入股方式联合地方政府、国有投资平台及产业链企业设立合资公司，政府注资11.7亿元，企业货币出资1.3亿元，形成“技术+资本+政策”协同模式，建成国内首条自主可控的正照式CMOS生产线，实现高端传感器100%国产替代。这种模式可推广至半导体材料和设备领域，由龙头企业牵头，联合高校、科研机构和上下游企业组建创新联合体，共同攻克技术难题，共享研发成果。同时，政府应建立“首台套”“首批次”保险补偿机制，降低下游企业使用国产材料和设备的风险，加速国产化替代进程。

在封装测试环节，先进封装技术的差距制约了芯片性能的提升。封装测试是半导体产业链的下游环节，中国企业在传统封装领域已具备较强竞争力，长电科技、通富微电等企业的市场占有率位居全球前列，但在Chiplet封装、3D封装等先进封装技术领域，仍落后于英特尔、台积电等国际巨头。先进封装技术能够通过优化芯片布局和互连方式，提升芯片的性能和集成度，是绕开先进制程限制的重要途径。要实现先进封装技术的突破，需加强与芯片设计、制造企业的协同，根据芯片的应用需求开发定制化的封装方案，长电科技已推出XDFOI Chiplet高密度互连封装方案，性能达到国际先进水平。同时，加大对先进封装设备和材料的研发投入，提升封装工艺的精度和可靠性，降低生产成本，推动先进封装技术在消费电子、服务器、汽车电子等领域的广泛应用。

高端工业软件与核心材料领域的卡脖子现状与攻坚策略

高端工业软件和核心材料是制造业转型升级的基础支撑，前者被称为“工业制造的大脑和神经”，后者被誉为“制造业的基石