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贴片机国产化的难点与瓶颈
贴片机应用领域广,技术含量高,并能带动精密机械制造、高精密传感、高性能马达制造、图像处理、X-Y伺服控制系统、软件等相关基础产业。从上世纪90年代初开始,国内先后有原电子部二所、715厂二所、43所、4506厂、熊猫电子、风华高科、上海现代、上海微电子、羊城科技等数十家企事业单位尝试过贴片机的国产化工作,但至今未有一款国产贴片机进入市场。
比如,1994年,上海无线电设备厂又与日本合资组装过贴片机,后因日方变更而终止;2002年上海微电子装备公司与上海交大合作制成一台贴片机样机,未有商品化的后续消息;近年,华南理工大学与肇庆新宝华电子有限公司也对贴片机进行合作开发。
通过调研,NEPCON展会上SMT设备,主要原因归纳起来有以下几点:
一是贴片机结构复杂、技术含量高,国内基础工业积累不足。
贴片机是机电光等多学科一体化的高技术精密设备,仅元器件就有1到2万个,国外贴片机企业一般采购其中的70%,另外30%进行公司定制,而恰恰是这30%元器件国内企业由于缺乏基础技术人才,无法进行生产。
二是贴片机研制费用高、投资风险大,民营企业无法保证持续的资金投入。
目前,贴片机生产并未得到的足够重视。以往国有企业开发贴片机,通常是拨专款立项攻关,企业搞出样机组织鉴定,然后项目随之结束,缺乏持续创新的动力。
民营企业创新活力强,是目前研制贴片机的主要力量(国内从事SMT设备制造的厂家有几百家,几乎都是民营企业),但规模小、实力有限,缺乏生产样机后进一步研制与提升的资金投入。
同时,国内企业一旦新品研制成功,国外企业便立马降价打压国内企业,导致国内企业研发资金链断裂,无法在性能日新月异的贴片机市场竞争中存活。
三是SMT产业标准体系不完善。
标准体系是整合供应链的关键。SMT技术、新材料和新工艺的快速变化,以及成本和环保的双重压力,迫使产品规格标准频繁变化,对SMT标准制定提出新的要求。长期以来,我国SMT产业过度依赖国外IPC标准,未根据中国SMT产业实际情况制定完备的标准体系。国内虽然制定了GB19247、GB3131、QJ165等标准,但存在标准繁杂、不成体系等问题。
此外,国内SMT积发起制定的**标准也得不到强有力的支持和保护。比如,IPC-9853个由中国SMT企业发起,历时4年制定的IPC标准,但在2013年7月被IPC撤销,并未作任何说明和解释,伤害了中国SMT企业的竞争力。
四是SMT技能人才缺乏。
SMT设备涉及机械、电子、光学、材料、化工、计算机、自动控制等多学科。目前,国内仅有少数高校将重点放在工艺设备开发或微组装/封装领域,与SMT配套的学科、和教学体系建设刚起步,很难满足SMT行业发展需求,同时行业对电子制造技术研发和人才培养的牵动也不足,制约了SMT制造竞争力的提升。
对于中国和**竞争对手来说,美国的损失将是他们的收益。我们预计,中国供应商将占到美国半导体产业损失的一半左右的收入,这使中国能够将其**市场份额提高到7%左右,并将其半导体设计自给率从14%提高到25%。这一比例仍远**《中国制造2025计划》设定的70%的目标,但与分析师根据中国半导体行业近期发展预测的区间低端一致。美国半导体公司损失的另一半收入将流向欧洲或的替代供应商。
除了对收入的影响外,我们估计半导体研发支出每年将减少50亿至100亿美元,资本支出每年将减少80亿美元。这将导致**过40000个美国工作岗位的流失,其中15000个将在半导体行业。
如果美国企业要保持现有的研发与收入比例不变,保持营收利润率不变,那么收入损失将迫使它们每年减少研发投资50亿美元,即13%。但考虑到美国半导体行业总收入可能会因对中国业务的影响而停滞或下降,美国半导体公司可能不得不削减高达100亿美元(25%)的研发支出,以实现与该行业预计资本成本相等的股东总回报。
这将扭转美国半导体行业创新良性循环的方向,研发投资的减少将降低美国保持在技术和产品方面于**竞争对手的能力,导致美国在中国以外市场份额进一步缩水。
中国的“中国制造2025”计划设定了半导体自给自足的宏伟目标。目标是到2025年使国应商满足全国70%的半导体需求。为了支持这一目标,中国正在利用各种政策手段,包括国家支持的投资基金,为国产半导体开发和制造业提供资金。到目前为止,和地方已经为该计划承诺了1200亿美元。中国也在积寻求海外人才和并购机会。
尽管现在中国还远未实现自给自足的目标,但它似乎在半导体设计的几个关键领域**了重大进展:
2004年成立的华为全资半导体子公司海思(HiSilicon)设计的芯片,正在为华为大部分智能手机和越来越多的5G基站供货。2018年2月,海思推出了5G芯片组——巴龙5G01,并宣称这是**符合5G标准的商用芯片组。近,在2019年10月,华为宣布已经开始生产没有美国组件的5G基站。
自2018年年中以来,至少有9家中国大型消费电子公司追随华为的脚步,宣布计划在内部开发芯片,为其数据中心、智能手机或物联网设备供货。
数家中国公司正在生产基于替代体系结构的服务器,这是中国开发替代本土数据中心生态系统作出的尝试和努力。
• 有成熟的非美国供应商的半导体元件。
短期内,中国设备制造商将把采购转向或欧洲其他地区的现有供应商。当然前提是假设这些海外供应商继续不受限制地使用美国开发的设计工具和制造设备,与中国客户做生意也不受限制。中长期看来,中国可能会寻求完全或部分地用国应商取代*三国供应商,以实现其半导体自给自足的既定目标。总体而言,12个半导体产品类别(国需求的45%)属于这一类。
• 没有非美国供应商可替代的半导体元件。
国需求27%的9个半导体产品类别符合这一描述。中国将不得不加快本土替代供应商的开发。在某些情况下,中国消费者可以用其它芯片替代美国的处理器。例如,中国公司可以设计自己的集成电路,来代替美国的CPU、GPU和FPGA。事实上,一些的中国公司已经在人工智能领域这样做了。另一种选择是开发基于不受美国出口管制的架构的处理器,例如RISC-V开源架构。这种高度复杂的半导体产品需要的设计工具,而目前只有美国的供应商可以提供这些工具,因此中国必须自行开发一套设计工具,或者从*三国寻找能够设计这些关键替代元件的新供应商。
在技术脱钩的情况下,中国的半导体产业供应链将呈现出截然不同的面貌。(见表9)中国可以继续接触和欧洲的半导体供应商和代工厂,这些供应商和代工厂将继续使用美国供应商的设计工具和制造设备,从某种程度上说,中国设备制造商预计受到的干扰,在中长期内将在一定程度上受到限制。
除了转换到需要快速提高产能以应对需求激增的新供应商的短期动荡之外,中国面临的主要挑战将是为计算密集型应用开发可行的替代高性能处理器,与或欧洲其他地区的新供应商密切合作,这些供应商可以使用美国供应商提供的设计工具。
中国已经在这方面**了进展,使用了非美国的架构来建造神威**级计算机处理器。欧洲的欧洲处理器计划和富士通的K和Post-K**级计算机计划表明,欧洲和国家自己也在积努力摆脱美国的CPU供应商和架构。
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