3 新挑战
进入新世纪，机械工程师面临的挑战是双重的：既要振兴传统制造业，改造提升制造业，提高制造业在全球化角逐中的国际竞争力；又要增长能力，提高水平，为高新技术产业的发展提供必需的装备。这后者是摆在**制造业面前的意义深远的一次挑战，是经历半个世纪发展后须要攀登的一个新的制高点。3.1 一个新的制高点
如果作一个粗线条评价，可以这样理解：我国的装备制造业，或者说是机械制造业，在20世纪60年代的代表性贡献是“九大设备”和万吨水压机，以及以它们为代表的各行各业的一批机械设备，为共和国迈上工业化之路立下了不可磨灭的功劳；而在20世纪80年代前后，以年供1500万千瓦电站设备和百台钻机的攻坚战为标志，制造业为新**的工业现代化创造了基础设施条件，为高速发展我国能源交通事业、为推进四个现代化提供了物质基础。现在又面临着一个新的高峰。根据我国经济学家的分析，适应工业经济发展的“第一代基础设施”主要指向能源、道路和水源，承载的是人流和物流；面向知识经济时代，当前急需发展的是承载信息流和资金流的“第二代基础设施”，这就是网络、数据库、终端、电子商务系统等。为这些基础设施的建设提供装备，也就必然成为机械制造部门新的历史使命。对于已有50多年发展历史的制造业来说，无疑这一为高新技术产业提供装备的任务是一个更高、更艰巨的任务，是为**走向新世纪、新经济、全球化、走向知识经济打基础的新的制高点。3.2 高新技术产业化需求巨大，而我国装备制造业很不适应
目前我国的装备制造业，远远满足不了高新技术发展的需求。特别是微电子制造业需要先进的硅晶片生产线、集成电路生产线、显示器生产线、精密模具及塑料机械；光电制造业需要光纤、光缆、连接件生产所需的测试设备和生产线；纳米技术走向产业化需要有精密仪器设备、微机械；新材料制备及测量、新能源装备及元器件制造、生命科学、基因科学、生物技术、新医药工程的研究开发和产业化、航空航天技术、海洋技术的研究开发和产业化，无不需要相应的先进装备与仪器。单是看一下我国信息化建设的需求，作为核心元器件的芯片，我国需求量占全球的五分之一。按照ccid（**计算机与微电子发展研究中心）的预计，2005年国内芯片需求量470亿块；2010年需求量800亿块。为满足信息化发展的需求，国内各地都在规划建设集成电路生产线、光纤生产线。例如：北京市“北方微电子产业基地”将建20条集成电路生产线，开发芯片生产线专用设备。上海微电子产业基地，在“十五”期间引进投资100亿美元，建10条集成电路生产线。此外，成都、深圳、无锡、杭州、宁波、珠海、青岛、西安、成都、乐山，都有在建和规划建设中的集成电路生产线。面对这些生产线所需的先进设备和仪器，我国装备制造业很不适应，当前只能承制其中的很少部分。3.3 从微电子装备做起是合理的选择
近十年国际上研究开发用于高新技术发展的装备，无不从微电子装备做起。美国在1991年“**关键技术”报告中提出：“美国半导体工业是依赖于设备供应商这个基础的，在制造设备方面领先的**有可能主宰半导体器件的世界市场”。为此，报告建议将“微米级和毫微米级制造”列为**关键技术，具体瞄准集成电路应用，技术上从毫微米光刻技术、薄膜/表面处理技术、微米级机械器件三方面集中突破。芯片生产线装备基本上属于“精密光机电设备”，技术密集、附加值高、体现综合国力；外围设备多，相关性强，带动性大，所需技术多数正是高新技术产业的共性技术—精密/超精密技术、光机电技术。而其前沿产品（0.25μ以下技术及装备）已成为国外控制我国发展先进装备的关键指标线。一条8英寸生产线设备投资约10亿美元；一条12英寸生产线设备投资达到15～20亿美元，可以预期，在五到十年内，我国集成电路生产线建设将以几百亿美元投入到相应的装备采购上。而全球2000年半导体设备投资530亿美元。为摆脱完全依赖进口和受制于人的局面，上海信息化发展战略的七大任务中提出要加大信息产业装备和生产线的研制开发力度，为信息产业提供工作母机和成套生产线；上海和北京的机械制造企业正在发动当地资源，力所能及地向电子装备进军（从外围、后工序设备做起）；也有一些外资小企业，开始在国内设厂制造单项后工序设备供应全球。但是从整体来看，信息技术发展所需的所有关键设备，目前处于基本上依靠进口的局面。需求是最大的动力，从微电子装备做起，显然是合理的选择。3.4 传统和新兴产业之间不存在鸿沟
传统产业和新兴产业不仅是你中有我我中有你的关系，而且是新兴产业的成长有赖传统产业的基础、同时促使传统产业改造提升的关系。各新兴产业的多数复杂生产工艺，大都由相应的早已成熟的单项工艺技术经过提升改进集成组合而成。如在半导体制造技术领域有名的装备供应公司，美国ultratech公司、vsea公司和日本tel公司，它们依托的基本技术分别是离子植入和等离子掺杂技术、薄膜沉积技术和激光热处理技术，都是在机械工程师熟悉的摩擦学、表面工程、真空工艺、焊接技术、热处理等传统领域普遍应用的工艺技术基础上，针对新需求综合集成，做得更精细、更实用、更高一个档次。分析国外情况，美国发展半导体技术的主角多是新兴企业；而日欧则是新老企业联合形成发展主体，特别是装备制造业更是如此。如日本佳能公司依托照相机技术发展光刻设备，日立公司依托精密加工技术发展印制线路板高速钻床，一批家电巨头大力发展微电子生产技术及装备，如松下、索尼、三洋、夏普，欧洲的博世、蔡司、飞利浦，美国的德州仪器公司，都从传统制造产业成功进入半导体制造领域。这些事实，对于经济基础远不如美国的发展**家如何用好现有产业基础发展高新技术产业，应该是有用的启示。3.5 机械工程要有新发展
要使我国的装备工业能够适应高新技术产业化的需求，并不完全取决于工程师们，在这里体制创新、机制创新往往比技术创新更重要。但是从技术基础来看，机械工程学科发展和人才培养的重心和方向，显然也要主动作出适应性调整。例如从高新技术发展的需求出发，应该更加重视精密模具技术、rpm技术、精密与超精密加工技术、自动化与机器人技术、真空技术、表面技术、光刻技术、薄膜技术、精密测量技术、新材料应用技术等。应该把工业工程、成组技术、并行工程、虚拟设计、快速制造、网络化制造、个性化批量生产、现代化物流、客户管理等首先应用于高新技术产业化装备的研发、设计、生产中。从技术和专业的簇群概念来审视，机械工程为高新技术装备开路必须大大加强四方面的技术群，也就是高新技术装备的四类关键共性技术，或者说要做好四方面的文章：
3.5.1 做好光机电文章
光机电综合技术，实质上属于广义的机电一体化技术，是机械和控制的综合，光学、电子学和机械学的集成，机械、材料和粒子物理化学性能的综合集成和复合，涉及机械工程的诸多领域，是微电子技术、光通讯技术、生物技术、纳米技术、航空航天技术等高新技术发展中离不开的共性技术。3.5.2 做好“表面文章”
最明显的例子是芯片。芯片制造的基本工艺：镀层、制版刻蚀、掺杂、热处理，可以说都是“在表面上做文章”，都是精细表面技术。又如半导体器件、显示器、微波电路、光磁储存介质、激光器件、生物医学器件、太阳能电池等应用金属和金属氧化物镀膜、类金刚石膜，也都是净化或真空条件下的精细表面技术。3.5.3 做好“微尺度文章”
所有高新技术产业都需要超精密测量和加工技术。集成电路制造走向2001年的0.13μ、2004年的0.09μ、2008年的0.06μ和2014年的0.03μ，已经成为世界半导体业界的共同目标。纳米尺度的材料展现全新性能，相应地微纳米机械需要全新的设计理念与工艺方案。机械工程必须适应这一现实，从仅仅瞄准“重”的和“大”的工作对象中解脱出来，努力在微尺度上，从毫米、微米延伸到亚微米和纳米尺度，研究开发相应的微机械工程，设计制造相应的微机械设备和器件。为此，机械工程研究的领域要发展微运动学、微结构学、微动力学、微摩擦学、微流体力学，建立基于尺度效应的微机械学。机械制造产品要有微齿轮、微电机、微轴承、微阀、微泵、微开关、微直线导轨、微激光头、微刀具、微主轴、微型传感器，并由此制成微机械、微操作器、微型机器人、微型卫星、微型武器和探测器等。相应地，机械制造技术要掌握精密/超精密技术、微型加工、微细测量、微表面处理、微电火花加工及微能量束加工等。3.5.4 做好“经济性文章”
高新技术能否产业化，最终必然体现为经济性问题。比如海水淡化，原理问题早已解决，采用膜技术的技术方案也没有太多争议，核心是生产成本。如何能改进制膜设备，提高生产效率和成品率，加上改进传热分离系统，改进用能设备，提高输送效率，大大降**造成本，这些以经济性为最终目标的生产技术集成，实质上都是机械工程师的应有工作。同样，太阳能光伏发电、电动汽车、风力发电、磁悬浮列车等能不能早日大面积推广，实现产业化，主要难题也都归结为经济性。机械工程师要为高新技术产业化服务，必须寻求技术和经济的全面解决方案。3.6 第三次攀登高峰的新特点
要攀登为高新技术产业化提供先进装备的新高峰，须要看到其新特点：
在技术上，是多学科复合集成，寻求综合解决方案。必须组成多专业工程师团队。在时间上，高新技术发展和更新速度快。必须瞄准前沿，迎头赶上。当今芯片技术的主流正在进入300mm晶圆和0.1μ级工艺，全球正在建设的生产线一半以上已是300mm的晶圆厂。在这里新旧常常不是并存关系，而是淘汰取代。在组织上，是大规模竞争前合作体制，跨行业联合突破。必须强强合作，以减少研发成本。在机制上，是计划手段和市场机制综合运用。必须**倡导、规划协调加支持，高强度推进。在制造业界现在知道美国有一个“下一代轿车计划（pngv）”的人很多，但并不都知道在发展半导体技术上，在美国、日本和欧盟，有世界上三个大规模的**推进、企业联合、产学研综合行动的超大型研发计划，这就是美国的sematech（半导体制造技术联盟）计划、日本的asti（半导体技术联合体）计划和欧盟的j**si（欧洲半导体硅）计划和后续的medea（欧洲微电子应用开发）计划。一个明显的事实是，在发展信息技术的关键工艺和设备上，再市场化的**也意识到企业利益与**目标的高度一致，而且事关全局，必须**推进，组织大范围联合研究体，千方百计抢占制高点。