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半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。半導(dǎo)體在集成電路、消費(fèi)電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應(yīng)用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域應(yīng)用。如二管就是采用半導(dǎo)體制作的器件。無(wú)論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來(lái)看,半導(dǎo)體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產(chǎn)品,如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話(huà)或是數(shù)字錄音機(jī)當(dāng)中的核心單元都和半導(dǎo)體有著為密切的關(guān)聯(lián)。常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、化鎵等,而硅更是各種半導(dǎo)體材料中,在商業(yè)應(yīng)用上具有影響力的一種。
半導(dǎo)體應(yīng)用
半導(dǎo)體在集成電路、消費(fèi)電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應(yīng)用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域應(yīng)用。
光伏應(yīng)用
半導(dǎo)體材料光生伏應(yīng)是太陽(yáng)能電池運(yùn)行的基本原理?,F(xiàn)階段半導(dǎo)體材料的光伏應(yīng)用已經(jīng)成為熱門(mén) ,是目前世界上增長(zhǎng)快、發(fā)展好的清潔能源市場(chǎng)。太陽(yáng)能電池的主要制作材料是半導(dǎo)體材料,判斷太陽(yáng)能電池的優(yōu)劣主要的標(biāo)準(zhǔn)是光電轉(zhuǎn)化率 ,光電轉(zhuǎn)化率越高 ,說(shuō)明太陽(yáng)能電池的工作效率越高。根據(jù)應(yīng)用的半導(dǎo)體材料的不同 ,太陽(yáng)能電池分為晶體硅太陽(yáng)能電池、薄膜電池以及III-V族化合物電池。
照明應(yīng)用
LED是建立在半導(dǎo)體晶體管上的半導(dǎo)體發(fā)光二管 ,采用LED技術(shù)半導(dǎo)體光源體積小,可以實(shí)現(xiàn)平面封裝,工作時(shí)發(fā)熱量低、節(jié)能,產(chǎn)品壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快,而且綠色環(huán)保無(wú)污染,還能開(kāi)發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品 ,一經(jīng)問(wèn)世 ,就迅速普及,成為新一代的照明光源,目前已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在我們的生活中。如交通指示燈、電子產(chǎn)品的背光源、城市夜景美化光源、室內(nèi)照明等各個(gè)領(lǐng)域 ,都有應(yīng)用。
大功率電源轉(zhuǎn)換
交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換對(duì)于電器的使用十分重要 ,是對(duì)電器的必要保護(hù)。這就要用到等電源轉(zhuǎn)換裝置。碳化硅擊穿電壓強(qiáng)度高 ,禁帶寬度寬,熱導(dǎo)性高,因此SiC半導(dǎo)體器件十分適合應(yīng)用在功率密度和開(kāi)關(guān)頻率高的場(chǎng)合,電源裝換裝置就是其中之一。碳化硅元件在高溫、高壓、高頻的又一表現(xiàn)使得現(xiàn)在被廣泛使用到深井鉆探,發(fā)電裝置中國(guó)的逆變器,電氣混動(dòng)汽車(chē)的能量轉(zhuǎn)化器,輕軌列車(chē)牽引動(dòng)力轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。由于SiC本身的優(yōu)勢(shì)以及現(xiàn)階段行業(yè)對(duì)于輕量化、高轉(zhuǎn)換效率的半導(dǎo)體材料需要,SiC將會(huì)取代Si,成為應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料。

我們預(yù)計(jì),維持現(xiàn)狀將產(chǎn)生四個(gè)關(guān)鍵的直接影響。
1、全球科技公司可能會(huì)將部分供應(yīng)鏈從中國(guó)轉(zhuǎn)移出去,這樣它們就可以繼續(xù)為美國(guó)市場(chǎng)服務(wù),而不必對(duì)從中國(guó)運(yùn)出的產(chǎn)品征收關(guān)稅和受到其他潛在限制。
2、由于擔(dān)心美國(guó)的限制會(huì)損害產(chǎn)品功能和質(zhì)量,中國(guó)以外的消費(fèi)者和企業(yè)將不愿意購(gòu)買(mǎi)中國(guó)技術(shù)產(chǎn)品。因此,中國(guó)科技公司在美國(guó)乃至其他發(fā)達(dá)地區(qū)的市場(chǎng)份額將受到侵蝕。相反,美國(guó)科技公司將失去在中國(guó)的市場(chǎng)份額。買(mǎi)家會(huì)因?yàn)殛P(guān)稅、行動(dòng)、消費(fèi)者情緒等,或者只是因?yàn)閲?guó)內(nèi)在海外市場(chǎng)遭遇逆風(fēng)而增加的競(jìng)爭(zhēng)壓力而回避美國(guó)產(chǎn)品。2019年5月美國(guó)對(duì)華為實(shí)施限制后,西歐、加拿大和中國(guó)等市場(chǎng)的智能手機(jī)份額不斷變化,這一格局的初跡象已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)。
3、被列入實(shí)體名單的中國(guó)公司將使用來(lái)自中國(guó)、歐洲和其他供應(yīng)商的組件替換基于美國(guó)技術(shù)的組件。
4、未被列入實(shí)體名單的中國(guó)設(shè)備制造商將主動(dòng)使半導(dǎo)體供應(yīng)商多樣化,以減少對(duì)美國(guó)技術(shù)的依賴(lài),因?yàn)樗麄冋J(rèn)為美國(guó)限制措施可能會(huì)升級(jí)。這將加速中國(guó)幾大智能手機(jī)公司、消費(fèi)電子產(chǎn)品公司和互聯(lián)網(wǎng)公司正進(jìn)行的自研芯片進(jìn)度。
上述前兩種效應(yīng)對(duì)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的影響微乎其微。全球科技公司將部分技術(shù)供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)移到其他國(guó)家,以繞過(guò)美國(guó)對(duì)中國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品的限制,不會(huì)引發(fā)半導(dǎo)體供應(yīng)商的變化。對(duì)于消費(fèi)者和企業(yè)購(gòu)買(mǎi)決策的變化,我們的市場(chǎng)模型預(yù)測(cè),這將使中國(guó)設(shè)備制造商的半導(dǎo)體需求規(guī)模僅增加約1%,而其他地區(qū)的需求也受到影響,終將轉(zhuǎn)化為美國(guó)半導(dǎo)體公司收入的小幅下降。
上述后兩個(gè)影響意味著中國(guó)客戶(hù)將離開(kāi)美國(guó)組件,這將對(duì)美國(guó)半導(dǎo)體公司產(chǎn)生重大影響。先,目前在實(shí)體名單上的華為和其他中國(guó)公司購(gòu)買(mǎi)的所有美國(guó)半導(dǎo)體都必須轉(zhuǎn)移到非美國(guó)供應(yīng)商手中。我們估計(jì),沒(méi)有美國(guó)半導(dǎo)體直接替代方案的僅約占實(shí)體清單公司半導(dǎo)體總需求的10-15%,這意味著這些公司將能夠迅速找到幾乎所有組件的替代品。例如,2019年9月,華為發(fā)布的Mate 30旗艦機(jī),美國(guó)制造只占比15%,其他的都已找到替代。
對(duì)于不在實(shí)體名單上的中國(guó)企業(yè),更換美國(guó)供應(yīng)商的力度可能會(huì)有所不同,這取決于美國(guó)進(jìn)一步限制的潛在風(fēng)險(xiǎn),以及特定部件是否有可行的替代供應(yīng)商。我們預(yù)計(jì),只有中國(guó)企業(yè)看到一個(gè)清晰、低風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)會(huì),使其供應(yīng)商基礎(chǔ)多樣化,美國(guó)供應(yīng)商的全部或部分替代才會(huì)出現(xiàn)。我們估計(jì),中國(guó)客戶(hù)目前已在國(guó)內(nèi)或其他地區(qū)建立了替代性非美國(guó)供應(yīng)商,約占2018年半導(dǎo)體需求的73%。

美國(guó)目前是全球半導(dǎo)體行業(yè)的
美國(guó)半導(dǎo)體公司將這一市場(chǎng)地位成功轉(zhuǎn)化為強(qiáng)勁的財(cái)務(wù)業(yè)績(jī)。在過(guò)去五年中,它們的年平均股東回報(bào)率接近14%,比標(biāo)準(zhǔn)普爾500指數(shù)高出4個(gè)百分點(diǎn)以上,截至2019年11月,它們的總市值已達(dá)到約1萬(wàn)億美元。這種持續(xù)的財(cái)務(wù)實(shí)力對(duì)于該行業(yè)在未來(lái)繼續(xù)大力投資研發(fā)至關(guān)重要。
事實(shí)上,美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)之所以在全球處于地位,主要有賴(lài)于大量研發(fā)投資所帶來(lái)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品創(chuàng)新。半導(dǎo)體是由高度的制造工藝生產(chǎn)的高度復(fù)雜的產(chǎn)品,其改進(jìn)往往需要在硬科學(xué)上取得突破,這往往需要多年才能實(shí)現(xiàn)。
在過(guò)去的十年里,美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在研發(fā)上投入了3120億美元,僅在2018年就投入了390億美元——幾乎是世界其他國(guó)家半導(dǎo)體研發(fā)投資總和的兩倍。美國(guó)在基礎(chǔ)研究上投入了大量資金,這有助于填補(bǔ)學(xué)術(shù)突破和新商業(yè)產(chǎn)品之間的鴻溝。然而與其它國(guó)家相比,美國(guó)投資多年來(lái)一直持平或下降。
技術(shù)使美國(guó)企業(yè)建立了創(chuàng)新的良性循環(huán),從大規(guī)模的研發(fā)工作中產(chǎn)生了的技術(shù)和產(chǎn)品,進(jìn)而帶來(lái)更高的市場(chǎng)份額,通常也會(huì)帶來(lái)更高的利潤(rùn)率,這將繼續(xù)為良性循環(huán)提供動(dòng)力。

? 有成熟的非美國(guó)供應(yīng)商的半導(dǎo)體元件。
短期內(nèi),中國(guó)設(shè)備制造商將把采購(gòu)轉(zhuǎn)向或歐洲其他地區(qū)的現(xiàn)有供應(yīng)商。當(dāng)然前提是假設(shè)這些海外供應(yīng)商繼續(xù)不受限制地使用美國(guó)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)工具和制造設(shè)備,與中國(guó)客戶(hù)做生意也不受限制。中長(zhǎng)期看來(lái),中國(guó)可能會(huì)尋求完全或部分地用國(guó)應(yīng)商取代第三國(guó)供應(yīng)商,以實(shí)現(xiàn)其半導(dǎo)體自給自足的既定目標(biāo)??傮w而言,12個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)品類(lèi)別(國(guó)需求的45%)屬于這一類(lèi)。
? 沒(méi)有非美國(guó)供應(yīng)商可替代的半導(dǎo)體元件。
國(guó)需求27%的9個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)品類(lèi)別符合這一描述。中國(guó)將不得不加快本土替代供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)。在某些情況下,中國(guó)消費(fèi)者可以用其它芯片替代美國(guó)的處理器。例如,中國(guó)公司可以設(shè)計(jì)自己的集成電路,來(lái)代替美國(guó)的CPU、GPU和FPGA。事實(shí)上,一些的中國(guó)公司已經(jīng)在人工智能領(lǐng)域這樣做了。另一種選擇是開(kāi)發(fā)基于不受美國(guó)出口管制的架構(gòu)的處理器,例如RISC-V開(kāi)源架構(gòu)。這種高度復(fù)雜的半導(dǎo)體產(chǎn)品需要的設(shè)計(jì)工具,而目前只有美國(guó)的供應(yīng)商可以提供這些工具,因此中國(guó)必須自行開(kāi)發(fā)一套設(shè)計(jì)工具,或者從第三國(guó)尋找能夠設(shè)計(jì)這些關(guān)鍵替代元件的新供應(yīng)商。
在技術(shù)脫鉤的情況下,中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈將呈現(xiàn)出截然不同的面貌。(見(jiàn)表9)中國(guó)可以繼續(xù)接觸和歐洲的半導(dǎo)體供應(yīng)商和代工廠,這些供應(yīng)商和代工廠將繼續(xù)使用美國(guó)供應(yīng)商的設(shè)計(jì)工具和制造設(shè)備,從某種程度上說(shuō),中國(guó)設(shè)備制造商預(yù)計(jì)受到的干擾,在中長(zhǎng)期內(nèi)將在一定程度上受到限制。
除了轉(zhuǎn)換到需要快速提高產(chǎn)能以應(yīng)對(duì)需求激增的新供應(yīng)商的短期動(dòng)蕩之外,中國(guó)面臨的主要挑戰(zhàn)將是為計(jì)算密集型應(yīng)用開(kāi)發(fā)可行的替代高性能處理器,與或歐洲其他地區(qū)的新供應(yīng)商密切合作,這些供應(yīng)商可以使用美國(guó)供應(yīng)商提供的設(shè)計(jì)工具。
中國(guó)已經(jīng)在這方面取得了進(jìn)展,使用了非美國(guó)的架構(gòu)來(lái)建造神威超級(jí)計(jì)算機(jī)處理器。歐洲的歐洲處理器計(jì)劃和富士通的K和Post-K超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)劃表明,歐洲和國(guó)家自己也在積努力擺脫美國(guó)的CPU供應(yīng)商和架構(gòu)。
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