完美联网,迈向未来
从微芯片到物联网,德国企业如何推动电子和电气技术创新。

现代世界几乎无法想象没有电能的日子。这很大程度上要归功于德国工程技术:1867 年,维尔纳·冯·西门子提出了发电机原理,不仅为千家万户带来光明,更在 1879 年推动全球首条电气化铁路问世。随后高压输电线与发电站相继涌现,先是为小型企业、继而为整座城市供电。到 1914 年,全球每两台电动机中就有一台产自德国两大企业:西门子和 AEG。
年营业额近 2400 亿欧元
时至今日,电气与电子产业仍是德国经济的支柱。年营业额近 2400 亿欧元,为经济产出做出了巨大贡献。14,000 多家企业提供了约 900,000 个工作岗位。按从业人数计算,该行业已成为仅次于机械制造的德国第二大工业部门。该行业的优势尤其体现在研发方面:约有 100,000 名从业人员投身于此,年研发投入超 90 亿欧元。该行业每年的专利申请量超过 13,000 项,整个制造业的每三项创新中就有一项来自该行业,其推动力正是这种开拓精神。
数字世界的支柱
电子工业的产品种类繁多,从自动化系统和医疗技术等工业产品到家用电器等消费品,不一而足。其中,微芯片占据着特殊地位。作为数字世界的支柱,它们几乎无处不在:智能手机、电脑、汽车乃至冰箱都离不开它。无论是能源转型、电动汽车还是人工智能发展,都需仰赖这一关键技术。
“您几乎可以拆开任何设备,里面必定藏着电路板。毫不夸张地说,没有这些组件,一切都会停摆。”德国电气与电子工业协会 (ZVEI) 电子元件与系统 (ECS) 专业委员会主席、英飞凌董事会成员安德烈亚斯·乌尔希茨 (Andreas Urschitz) 如是说。

半导体领域的追赶竞赛
如今,微芯片的核心往往是仅几纳米大小的非接触式开关——即晶体管。而制造这些晶体管的半导体材料因此成为关键所在。2000 年,21% 的半导体仍在欧洲制造,而现在这一数字已降至仅 8%;德国的市场份额为 3%。欧洲《芯片法案》正通过大规模的公共和私人投资,力争到 2030 年将欧洲芯片的全球市场份额提升至 20%。德国企业的优势集中在采用成熟工艺制造的“传统芯片”(Legacy-Chips) 领域。这类芯片在汽车工业、能源行业及其他电力电子应用中至关重要。德国企业在传感器技术、专用微处理器开发以及光电子学(利用光进行信息采集、处理和传输)方面同样处于领先地位。
尽管在芯片直接生产中的占比较小,但德国与日本、美国、荷兰共同贡献了全球芯片制造设备的很大份额。“若不仅考量成品芯片贸易,还包括制造设备和原材料,德国的出口额实际超过进口额。全球半导体产业链的依赖关系并非单向,而是相互的。”ifo 经济研究所国际经济中心主任莉桑德拉·弗拉赫 (Lisandra Flach) 指出。

全面互联
德国电子行业最具活力的增长领域当属设备与系统的互联——即物联网(“Internet of Things”,缩写:IoT)。从工业生产到智能家居,IoT 技术已渗透几乎所有生活场景。联网温控器、智能电表、照明系统等应用层出不穷。这类智能家居解决方案面临的最大挑战之一,是不同系统间尚未标准化的数据交互。德国企业在这方面优势显著:例如博世智能家居正积极推动“Matter 标准”的普及,以实现跨品牌设备的无缝协作。
物联网领域的重大机遇
德国在工业物联网 (IIoT) 领域——即工业 4.0——展现出显著优势。结合人工智能应用,这里蕴藏着巨大潜力:“没有谁比德国掌握着更宝贵的工业数据,而缺乏高质量数据集,AI 模型将毫无价值。”达姆施塔特工业大学 AI 研究员克里斯蒂安·克尔斯廷 (Kristian Kersting) 强调。工业物联网技术的集成应用得益于强大的软件平台支持,例如德国软件巨头 SAP 提供的解决方案。自动化技术与智能互联的结合,正在实现更高效的生产流程、预测性维护和柔性制造模式。以博世集团为例,这家企业已成功从传统汽车零部件供应商转型为传感器技术、AI 解决方案和互联产品的领军供应商。专家指出,这种硬件与软件技术的完美融合,正是德国在国际竞争中取得成功的秘诀。