通用機器人革命，是制造業的一場終極競爭——機器人不僅僅是產品，而且是勞動力，可能是未來勞動力的增量來源和主力。美國正意識到要擺脫在起跑線上輸給中國的危險。

美國知名半導體及人工智能網站Semianalysis發布了一份關于機器人的長篇報告《美國正在錯失新勞動力經濟》，我們選譯了其中關于美國機器人供應鏈的部分。

在美國，“美國制造”（Made in America）標簽往往帶有誤導性，甚至可能造成實質性的負面影響。

“實質性轉化原則”（substantial transformation principle）允許在中間國家對外國材料（尤其是來自中國的材料）進行重大加工，然后在美國進行最終組裝。這意味著，即使產品的核心組件來自中國，也可以被貼上“美國制造”的標簽，從而掩蓋了對外國供應的真實依賴程度。

因此，許多美國公司會從中國采購廉價材料，并將其加工成機器人硬件，然后以“原產國（COO）：美國”的標簽銷售，從而讓那些真正從本土開采原材料并在美國制造的公司失去優勢。這個問題一言難盡，更難解決。恢復制造能力并實現工業機器人的大規模量產，遠比許多人想象的要困難且耗時，而更糟的是，這個過程極為漫長。

工業機器人供應鏈極其復雜，涉及全球多個地區的組件生產，這些生產環節往往已經被具有成本競爭優勢的企業壟斷。西方經濟曾多次遭遇供應鏈中斷的沖擊。例如，在 2020-2022 年新冠疫情期間，美國洛杉磯港和長灘港外曾有超過100 艘貨輪排隊等待卸貨。而與此形成鮮明對比的是，同一時期（2020-2021 年），中國迅速調整戰略，將機器人安裝量提高了 44%，以加速自動化，彌補勞動力短缺的問題。

那么，為什么美國沒有采取類似的行動呢？新冠疫情本應成為警醒人們供應鏈依賴性的重大事件，但美國卻始終不愿正視這個問題。正如接下來所分析的，美國在機器人制造相關的關鍵生產環節幾乎沒有市場份額，甚至在大多數領域完全缺席。

機械組件：減速機、電機、執行器

在硬件領域，我們需要關注的是機器人實現運動所需的關鍵組件執行器、電機及其相關部件。市面上存在多種用于產生運動的電機，例如：

- 步進電機（Stepper Motor）：用于 3D 打印機、CNC 機器等開放式系統，具備精確的角度控制能力；

- 無刷直流電機（Brushless DC Motor）：由于其高功率重量比，廣泛用于無人機、電動汽車等；

- 伺服電機（Servo Motor）：機器人領域最重要的電機類型，因其精確控制能力和高可靠性，被廣泛應用。

大部分機器人公司（尤其是“四巨頭”機器人企業）都會自行生產伺服電機，并且向市場單獨銷售。雖然制造伺服電機本身并不特別困難，但要實現大規模生產，卻存在較高的技術壁壘。這是因為執行器必須具備極高的可靠性和性能，制造過程需要近乎完美地復制每個組件；規模化生產需要先進的制造技術，只有長期深耕這一領域的公司才能掌握相關能力。

因此，全球機器人關鍵組件市場主要由這幾家公司主導：安川電機（Yaskawa，日本），松下（Panasonic，日本），博世（Bosch，德國），庫卡（KUKA，曾是德國企業，現歸中國所有），西門子（Siemens，德國）。

在美國，羅克韋爾自動化（Rockwell）是為數不多的有影響力的企業之一，占據了大約 7% 的伺服電機市場。然而，這也是供應鏈中唯一一個沒有被某家企業完全壟斷的環節。

(減速機，來源：Santram Engineers )

全球近60%中大型工業機器人使用的減速機由日本納博特斯克（Nabtesco）供應。這類產品制造難度極高，因為幾乎每一筆訂單都是高度定制化的，需根據客戶的硬件規格進行精確調整，同時仍需滿足99.99% 的精度標準，才能有效替代人工操作。

減速機對于確保精確度至關重要，因此它是工業機器人成本構成（COGS）中占比最高的部件，達到 14%。這些減速機的制造精度必須達到極端高的水平，因此，通常只有擁有多年經驗的老牌企業才掌握了足夠成熟的制造工藝和技術，以達到這種質量標準，這也是納博特斯克能在該領域占據主導地位的原因。該公司早在1980 年就制造出第一款擺線減速機（cycloidal gear），奠定了行業優勢。

此外，市場上還有一些特殊類型的減速機，例如日本諧波傳動（Harmonic Drive Systems）于 1970 年創立，其核心技術是一種專利的應變波（strain-wave）設計，能夠提供極高的精度。這類減速機價格昂貴，但在半導體制造等超高精度領域必不可少，因此在全球減速機市場占據了 15% 的份額。

這再一次證明完善的工業基礎和快速迭代能力的重要性：中國的綠的諧波（Leaderdrive）于 2003 年成立，目標是自主研發生產高精度應變波減速機。在短短 14 年內，該公司便生產了超過 10 萬臺產品，并在中國國內市場占據 90% 的應變波減速機份額，展現出令人矚目的成長速度。

（來源：makeagif ）

磁鐵與材料：制造瓶頸

電機和減速機的供應并不短缺，成本也相對較低；然而，電機技術近年來經歷了突破。如今，大多數高質量、高速電機都采用永磁體（PM 電機）來提高能效和功率重量比，這對于機器人而言是理想的選擇。簡單來說，永磁體能夠有效地增強電機的電磁場，這意味著電機需要的磁化電能更少，從而能將更多的電能用于運動。但仍然存在一個問題，即制造典型的釹鐵硼（NdFeB）永磁體所需的工藝和材料幾乎完全由中國控制，其市場份額高達 90%。在這 90% 的份額中，中國大約三家企業幾乎形成了壟斷：京磁（Jingci）、金力永磁（JL MAG）和寧波云升（Ningbo Yungsheng）。

雖然“稀土”一詞存在誤導——它們的豐富程度與大多數其他元素相當，但精煉釹并生產最終永磁體需要約 12 道復雜工藝，并依賴強大的工業能力。中國在這一流程中同樣占據主導地位，市場份額達93%。在中國對戰略性礦產實施貿易限制后，多個國家正在嘗試減少對中國永磁體的依賴。例如，美國的 MP Materials 試圖成為整個北美地區唯一一家實現全垂直整合的稀土企業。澳大利亞的 Lynas 作為全球最大的非中國稀土生產商，正在擴建，并在美國國防部（DoD）提供 1.2 億美元支持的情況下，在美國建設另一座分離工廠。寶馬（BMW）和雅馬哈（Yamaha）則投資了一家新的美國稀土初創企業 Phoenix Tailings，希望打造另一個供應商。MP Materials 在短短幾年內完成了從工廠建設到初期生產的過程，但要建立高產能的供應鏈可能仍需 5-10 年的時間。

然而，如果沒有大規模的政府補貼來彌補中國更低的資本成本，這些公司很可能無法在產能規模上追趕中國。根據行業消息，中國目前已安裝約 25-27.5 萬噸的釹鐵硼磁體精煉產能，并且這一產能預計將在未來五年內翻倍。相比之下，美國國防部向 Lynas 投資的 1.2 億美元預計僅能生產約 4,200 噸釹鐵硼。當前，中國的規模經濟已經能夠向市場提供過剩的永磁體供應。

除了稀土元素之外，其他礦產和材料同樣至關重要，雖然這些資源通常不會成為供應瓶頸，但它們的供應鏈仍然主要受中國控制。此外，僅僅擁有礦石儲量或采礦能力也算不上什么，許多國家在加工這些材料方面面臨挑戰，而中國憑借其先進的工業體系在這一領域表現卓越。依托“一帶一路”倡議和“中國制造 2025”這兩項國家戰略，中國已在全球礦產加工行業建立了完善的產業鏈，并幾乎實現了絕對主導地位。

鋰與電池

雖然許多礦石資源來自富含礦藏的其他國家，但如果無法大規模精煉并達到足夠高的純度，這些資源就毫無意義。事實上，中國在這些關鍵礦產中僅在鋰和石墨方面擁有豐富儲量，但全球許多國家仍依賴中國的精煉能力來將其轉化為可用材料。 “一帶一路”倡議為解決國內礦產資源短缺找到了巧妙的應對方式：

- 銅（Copper）主要來自智利和 秘魯，其中76% 的秘魯銅出口和 68% 的智利銅出口流向中國，約占全球原銅供應的 56%。

- 鎳（Nickel）是少數未被中國主導精煉的關鍵礦物之一，目前37% 的鎳在印尼精煉，中國僅占 28%。但根據國際能源署（IEA）最新報告，超過 80% 的印尼電池級鎳產量由與中國政府（CCP）相關的企業控制。

- 鈷（Cobalt）主要開采自剛果民主共和國（DRC），占全球鈷產量的80%。中國通過*“Sicomines 資源換基礎設施協議”，目前掌控著 80% 的剛果鈷礦供應。

中國深知，如果無法獲得精煉后的礦物，就無法邁出制造的第一步。然而，西方國家至今仍未意識到，制造業回流（reshoring）應該從掌控這些礦產資源開始。

鋰離子電池對于移動機器人至關重要，例如：無人機（Drones），服務機器人，倉儲自動導引車（AGV），移動機械臂，人形機器人（Humanoids），電動汽車（EVs）。如果想要真正實現機器人擺脫有線電源的未來，幾乎不可避免地需要使用中國制造的電池，因為中國企業供應了全球約 80% 的電池。 中國電池產業的競爭優勢。中國電池的成本大幅低于西方國家，中國電池包的均價約為 $127/kWh，相比之下：北美電池價格高 24%歐洲電池價格高 33%。全球最大電動汽車電池制造商寧德時代（CATL）2023 年占全球 EV 電池市場份額 37%，比亞迪（BYD）市場份額約16%。

韓國 LG 能源解決方案（LGES）是最大的非中國電池企業，市場份額僅 13%。盡管歐洲的 Northvolt（瑞典國有支持的電池公司）試圖打破對中國的依賴，但該公司最近已申請破產，顯示出進入這一市場的難度之大。在美國，政府已通過《通脹削減法案》（IRA）投資至少 730 億美元用于電池供應鏈建設，而中國自 2009 年以來已累計向電動汽車產業提供超 2300 億美元補貼。

目前來看，中國企業憑借龐大的工業基礎和持續的政府投資，正以更快的速度進行技術迭代，并不斷降低生產成本，進一步擠壓競爭對手。

電池制造的技術壁壘。制造一塊高質量電池的技術門檻極高，而中國企業已經通過長期迭代成功突破了這些障礙。電池的陰極（Cathode）、陽極（Anode）和電解液（Electrolyte）的化學成分需要極高的純度，任何微小雜質都會影響電池壽命。在美國建造足夠的電池產能已經極具挑戰性，每建 1GWh 電池產能的成本比中國高出 46%，一座電池工廠建設成本高達 1 億美元。LG 甚至暫停了其在美國亞利桑那州投資 55 億美元的電池廠，原因是“市場環境不佳”。

機器人電池的非標準化是規模化生產面臨的最大挑戰之一。不同的機器人需要不同規格的電池：四足機器人（Quadrupeds）和 人形機器人（Humanoids）需要完全不同的電池。倉儲機器人、服務機器人、無人機也都需要不同的電池配置。機器人對功率重量比（Power-to-Weight Ratio）要求極高，機器人不能像電動汽車那樣承載大體積電池，必須保證輕量化與高能效。

制造高純度、高效率的電池本就極具挑戰，尤其是在美國。而機器人電池缺乏統一標準，將在規模化生產時成為最大的難題之一。

美國夢的無情覺醒

在美國，我們觀察到一種奇怪的現象：科技行業高度發達，但缺乏明確的國家戰略，加之制造業外包的弊端，導致其在全球制造業競爭中陷入困境。

美國的制造能力仍然是一個熱門話題，但由于制造成本高昂，它無法在與中國直接競爭的行業中取得優勢。同時，美國曾經的“質量”護城河正在逐漸消失，因為中國現在可以以更低的成本生產出類似質量的產品。

自動化某些行業可能會緩解這一問題，但距離大規模實現仍有很長的路要走。盡管美國與其他工業國家一樣擁有龐大的汽車工業，但其2023 年機器人密度僅排世界第 10。

一項研究顯示，按工資調整后的機器人普及率，美國的機器人采用率比預期低 49%。在AI 革命席卷美國的當下，本該最大受益的機器人產業卻在發展路徑上偏離了其他科技領域，這令人意外。如果機器人產業能夠成為國家重點發展領域，美國或許能在降低生產成本的同時增強競爭力，但這仍然需要時間。

美國之所以出現這種發展不協調，主要是缺乏長期的國家級產業戰略，而其他國家正在通過多年戰略規劃收獲紅利。《芯片法案》（CHIPS Act）和 《通脹削減法案》（IRA）旨在支持本土制造業，但前者由上屆政府推動，后者已被新一屆政府提上廢除議程，甚至《芯片法案》 也在討論范圍內。

美國更注重數字創新、前沿科技和服務業，因此將大部分生產能力外包給成本更具優勢的國家，美國企業本身已難以在制造業競爭。如今，美國卻不得不依賴中國的制造能力，若要改變這一局面，美國需要徹底的產業轉型才能重新進入全球競爭。

更雪上加霜的是，西方國家的自動化增長在 2016-2018 年達到頂峰后，幾乎停滯。日本2023 年新增工業機器人數量仍比 2018 年峰值低13%。韓國自2016 年以來未見增長。德國是前四大工業國中唯一在 2023 年突破新高的國家，但其工業機器人巨頭 KUKA 已被中國企業收購，并將制造業務轉向亞洲。

緊迫的競賽

如今，許多美國公司正在嘗試自研硬件，但他們所謂的“自主制造”只是在本土完成設計和組裝，而核心材料和基礎組件仍然大量依賴中國。

美國曾經擁有堅實的重工業基礎，但隨著更便宜的海外制造削弱本土制造業，美國經濟逐漸轉向高端科技與服務業。

然而，隨著每一座荒廢的工廠和每一個印有“中國制造”標簽的商品，這些點逐漸拼湊出一幅支離破碎的國家衰落圖景。如今，這個國家站在一個分岔路口——是選擇無限擴張勞動力，還是逐步走向淘汰，而工業時代的回聲正震耳欲聾地響起。

中國在10 年前就已經意識到這些機器人將成為一股不可忽視的力量，并在2023 年再次加碼投資。這已經不是“是否”的問題，而是“如何”的問題：中國清楚地知道，如果他們率先突破通用機器人技術，他們將比美國更快地迭代，他們將以前所未有的力度補貼該產業，他們將實現大規模經濟效應，并向全球市場提供過剩的供應。如果美國不做出改變，那么通用機器人革命對美國來說將不再是機遇，而是一場無法挽回的噩夢。美國必須參與這場機器人革命，否則全球勞動力將被交由中國永久掌控。