國產儀器被什麼“卡”住了脖子?
說起國產儀器，過去我們常聽(ting)到的描述是悲情敘事，產品趨於同質化(hua)竞(jing)争格局，低价竞争成為常態化(hua)的市場(chang)現象，企業想要(yao)叩開高端實驗室的大(da)門，卻被學術界和產業界戴(dai)以有色眼镜(jing)看待，外资企業得以喝汤吃肉，而國產廠商卻還在找米下锅的困境(jing)中苦(ku)苦探索。 但經過近些(xie)年的技術积(ji)累與產業調整，尤其在(zai)貿易摩擦加劇與新冠疫情的雙重(zhong)洗禮下，在國家利好(hao)政策和资本市場的持續助力(li)之下，國產儀器的受關注程度和(he)发展速度(du)早已今非昔比，呈現出崭(zhan)新的发展(zhan)態勢。加強高端儀器研(yan)发製造被正式(shi)寫入十四五規劃纲要，各地政府采購新政纷纷(fen)支持國產儀器(qi)采購倾斜，科研機構和企業用戶對國產儀器的接納度(du)和認可度越來越高(gao)，逐步建立起對民族(zu)品牌的(de)信任基礎。
國產儀器產業呈現出(chu)蓬勃发展的態勢，業界普遍關注其是(shi)否已(yi)迎來发展的最佳時機。儀器信息網近期精心(xin)策劃了"國產(chan)儀器发展正当(dang)時"活動，匯聚了27位來自國產(chan)儀器领域(yu)的企業家代表，围繞國(guo)產儀器行業面臨的"卡脖子(zi)"技(ji)術瓶(ping)颈、有效破(po)解(jie)这些瓶颈的具體經驗與方法路径、以及國產替代的发展方向等核(he)心話題(ti)展開深入分享與交流。
“國產(chan)儀器发展正当(dang)時”总結篇(上)，首先剖析：國產儀器(qi)被什(shen)麼“卡”住了脖子?
色谱
硬件設(she)備(bei)配置方面，公司配備了(le)多種高端色谱分析儀(yi)器，包括超高(gao)效(xiao)液相色谱儀UHPLC、納流液相色谱儀Nano-LC、超臨(lin)界流(liu)體色谱儀SFC、凝(ning)胶層析色谱儀
高(gao)效(xiao)液相色谱儀HPLC作為分析(xi)儀器的重(zhong)要分支，其各個(ge)功能單元包括輸液泵、自動進樣器(qi)、檢測器以及配套软件等關键(jian)技術(shu)與國际知名品牌存在一定程度的差距。在HPLC高壓泵單元的核心組件中(zhong)，高壓密封圈、高精度和高(gao)稳定(ding)性壓力傳感器、高精度滚珠丝杠等部件的精密加(jia)工與可靠性仍需提(ti)升。自動進樣器單元涉及超高壓六通(tong)阀、采樣针、超細毛細管等精密組件的設計與製造工藝。
薄(bao)層色谱儀作為精密分析儀器(qi)，在關键零部件领域對進口(kou)產(chan)品仍存在一定的技術依赖。具體而言(yan)，芯片模块（尤其(qi)是数模轉换芯(xin)片）、檢測器用光電倍增管、高(gao)稳定(ding)光源、光栅等核心組件基本(ben)依赖進口，这些(xie)部件直接影響儀器的檢測精度與稳(wen)定性。
在分析儀器软件领域，我們的色谱分析软件嚴(yan)格符合美(mei)國FDA CFR Part11的(de)监管標準，同時配套質谱(pu)分析软件和完(wan)整的谱库系統。
色谱(pu)柱作為分析檢測领域的(de)關键耗材，在(zai)製药、環保、食品安全等(deng)多個行(xing)業中发挥着不可替代的作用。目前(qian)全球液相色谱柱每年約有300-400萬根(gen)的需求(qiu)量，對應(ying)合計15-20億美元的銷售额，市場規模(mo)庞大且持續增长。中國色谱柱市場(chang)需求占全球(qiu)市場的10%左右，然而國產色谱柱在全球市場的占有率(lv)仅為2%，在國内市場的占有(you)率也只有20%，这反映出國内色谱柱產業與國际先進水(shui)平存在顯著差(cha)距。 製約國產色谱柱发展的(de)瓶颈在於產業鏈的不(bu)完整性。目前國產(chan)色谱柱所用的填料或者生產填料的微(wei)球原料、硅烷化試剂以及空柱管(guan)大多数(shu)依赖進口。與色谱柱相關的柱管(guan)和筛板等關键(jian)配件，特別(bie)是適合小粒径裝填的規格(ge)型號，大多也都是進口的。此外，液相色谱柱研发和生產所必需的高效液(ye)相色谱儀絕大部份依赖(lai)進口。
質谱
在(zai)高分辨質谱分析(xi)领域，Orbitrap、FT-ICR、IT-TOF、TOFTOF、Magnetic MS等先進儀器類型在國(guo)内市場(chang)的應用與研发基本處於空白阶段，
在半导體(ti)製造领域，電感(gan)耦合等离子體質谱儀(yi)（ICP-MS）的市(shi)場格局长期由進(jin)口品牌主导，國内采(cai)購比例接近百分之百。
光谱
拉曼光谱(pu)儀作為精密光學分析儀器，在小型化和便攜式產品設計中面臨的核心难(nan)題是關键光學與電子元器件的國(guo)產化瓶颈。当(dang)前，小型拉曼光谱儀、光纖光(guang)谱儀等產品所需(xu)的光栅、CMOS高(gao)性能檢測器、高性能(neng)滤光片仍主要依赖進口供(gong)應。
傅里叶(ye)紅(hong)外光谱技術领域内，高分辨、宽光谱傅里叶紅外光谱儀以及真(zhen)空型傅里叶紅外裝置目前仍然(ran)是我們的技術短板所在。从核心部件的供應鏈角度講(jiang)，可能被"卡脖子(zi)"的主要包括集成芯片、部分紅(hong)外檢測器以及宽谱光學晶體等關键(jian)材料。
力學性能試驗設備
新材料測試(shi)领域涉及多種專業化設備配置。首(shou)先(xian)是复合材料力學性能表征測試系統，这是材料研发過程中的核心裝置。在(zai)生物医药领域的應用中，从(cong)骨科植入物(wu)、齒科修复材料(liao)到心脏支架、心脏瓣膜等医疗器械(xie)，國(guo)產設(she)備往往很难满足相關試驗標準的嚴格要求。
動(dong)態試驗(yan)機领域中，應變疲(pi)劳系(xi)統是重要的技術方向。当前國内大部分的疲劳試驗設備仅能執行普通(tong)的應力(li)疲劳試驗，在應變(bian)控製模式下的檢測能力存(cun)在明顯不足。
掃描電镜
為什麼國產掃描電镜所占市場份(fen)额極(ji)少，难以突破技術壁垒？
激光粒度儀
在(zai)國產科學儀器发展中(zhong)，電子元器件(jian)的自主供應確(que)實存在明顯短板。
生命科學儀器
基因擴增儀的核心技(ji)術體系中(zhong)，PCR儀作為(wei)分子诊断和生物研究的關键(jian)裝備，其内部構(gou)成涉及多(duo)個精密環節。
在当代產品設計與研发的全流程中(zhong)，工業設計软件的選擇(ze)對最終產品質量起(qi)到至關重要的作用。我們在(zai)產品設計過程中所采用的多種專業設計(ji)工具，包括(kuo)用於微控製器程序開(kai)发的MCU設計(ji)平臺KEIL、用於電路板設計的(de)PCB專業软件Altium Design、用於機(ji)械(xie)結構三維建模的Solidworks、以及(ji)用於平面視覺設(she)計的Photo Shop、Illustrator和CorelDRAW等，这些软件均由國外知名技(ji)術公司(si)開发。
数字PCR技術领域的市場格局呈現(xian)出高度垄断的特點，全球超過90%以上的(de)数(shu)字PCR市場份额(e)长期被1-2個進口品牌所掌握，这種集中(zhong)度在精密诊断設備行(xing)業中尤為顯著。从技術研(yan)发的角度(du)來看，光學系統和生物芯片的設(she)計加(jia)工工藝，是前几年(nian)國内產業(ye)鏈中存在明顯"卡脖子(zi)"的關键技(ji)術環節。这項核心技術的发展演(yan)進過程中(zhong)，一直面臨着兩個巨大的實际障(zhang)碍需(xu)要克服。 首先是"貴"的問題。設備采購成本和耗材消耗費用都居高不下，進口品牌的(de)数字PCR設備价格動辄100多(duo)萬元起(qi)步，單次檢測所需的耗材成(cheng)本从(cong)大几十元到几百元不等，这對臨床應用(yong)和科研機構的經(jing)費投入造成沉重负擔。
實驗室常用設備
在生物医(yi)疗設備(bei)领域，行業普遍反映的國產部件存在多(duo)方面技術瓶(ping)颈。二氧化碳浓度傳感器、湿(shi)度傳感器、pH傳感器等環境监(jian)測類器件(jian)的檢測精度不足，線性範围受(shou)限。安全防護(hu)設備中(zhong)内置的風機工作稳定性差，使用寿命短。細胞培养設備所需的電磁阀、泵等(deng)流體控製部件則面臨氣(qi)密性弱、運行噪(zao)聲大的問題。这些質量差(cha)异贯穿(chuan)多個生物儀器系統的關键環節，直接影響設(she)備性能表(biao)現。
即便这些問題通(tong)過技術進步都解決了，但仍难以解決(jue)國(guo)外技術快速更新而出現的新的"卡脖子(zi)"問題。在生(sheng)物儀(yi)器领域，許多企(qi)業買(mai)了國外先進設備后，卻面臨耗材价格高昂、采購渠道受限的困(kun)境，导致設(she)備(bei)利用率低下。在软件先進技術的開发應用和(he)關键工藝水(shui)平的提升普及方面，國内產品(pin)與(yu)國际水平差距非常大。这(zhe)種差距主要體現在核(he)心算法、精密(mi)製(zhi)造工藝、材料(liao)科學等多(duo)個維度上。
洗瓶機產(chan)業面(mian)臨的技術瓶颈涉及多個關键领域。目前仍然被"卡脖子(zi)"的主要包括芯片、存储器、設計软(ruan)件和控製系統软件等核心基礎元(yuan)件，以及高精(jing)度和高稳定性(xing)壓力傳感器、温度傳感器等精密傳感(gan)設備(bei)，還有(you)製药級阀門、低扬程大流量循環(huan)泵等專業級(ji)配套部件。
核心零部件
在精密分析(xi)儀(yi)器领域，核心部件國内被卡脖子情况(kuang)比较嚴(yan)重。分子光(guang)谱高分辨光(guang)栅、高性能電子(zi)倍增器、質谱的涡轮分子泵、高精密質量分析器(qi)、超速离心機轉子(zi)以及各種儀(yi)器特殊精密的傳感器等關键元器件，目前仍然嚴重依赖進口。
在工業(ye)製造领域(yu)，我(wo)國长期(qi)面臨多個關键技術環節的瓶颈製約。
儀器上常(chang)用的芯(xin)片、高精度(du)傳感器等產品已具備竞(jing)争力，但在質谱四極杆、离子源等需(xu)要精密加工的關键部件领(ling)域，其材料選用(yong)的科學性和精加工(gong)工藝水平與國外先進技術相比仍然存在一定差距，这直接(jie)影響了
國產儀(yi)器的“另類”卡脖子問題還有…
冰冻三尺，非一日之寒。
高端人才匮乏
國產科學儀(yi)器的发展(zhan)历程相對较短，通常不超過20至30年的积累周期，导致行業内(nei)企業規模普遍较(jiao)小、数量衆多、竞争分散。科學儀器的研发(fa)需要經過多年的技術积累和(he)工藝沉淀，这種长周期特性決定了(le)大多(duo)数企業處於生存與发展的平衡阶段，难以像國际巨头那樣在研发领域進行大規模持續投(tou)入(ru)。
就人才(cai)對儀器製(zhi)造行業发展的影響而言，盡(jin)管分析儀器製造行業民營(ying)中小企業较為集中，但其(qi)需要的人才卻具有多(duo)樣性的较高要求。在当前產業升級和技術创新的時代(dai)背景下，这(zhe)一人才(cai)需求特征更為突出。其中(zhong)涉及到的學科門類像信息科學(xue)、電(dian)子學、精密機械學(xue)、光電子學、材料學(xue)等等(deng)，覆盖了从基礎理论到(dao)工程應用的全鏈(lian)条。这些有利於支撐儀器製造產業发(fa)展的技術人才(cai)，對於儀器製造企業(ye)而言卻(que)是一才难求，形成了製約行業发(fa)展(zhan)的瓶颈。
國產儀器開发领域长期存在(zai)的常規做法是采用逆向工程(cheng)思路，即通過購買(mai)國外的(de)樣機進行深入分析，破解其(qi)工作原理(li)，随后在此(ci)基礎上進行自主設計。然(ran)而这種(zhong)模式存在明顯的先天不足，設計出來的產品在性能指標和稳定性表現上通常與原始樣機會存在(zai)一定(ding)的差距。如果研发團(tuan)隊缺乏足够的高端人才储備(bei)，對於儀器(qi)結構中的部分關键點没有掌握(wo)透彻，那麼最終設計出來(lai)的產品可能會存在一定的缺(que)陷，甚至影響整體的可(ke)靠(kao)性。
此外，数百萬目前从(cong)事實驗(yan)技術岗位工作、需要評定實驗系列職(zhi)称的这些人員，从來都没有接受過對口的學历教育(yu)。当前我國(guo)高等教育體系在儀器研(yan)发製造方面仍然保留有"精密儀器"等一些專業對口(kou)，但在儀器的實际使(shi)用、功能開发和應用创新(xin)上，卻缺(que)乏相應的"實驗(yan)技術"專業人才支撐體系。这一現象导致儀器(qi)研发與應用實践之間存在脱(tuo)節，成為製約儀器產業(ye)发展的(de)主要短板之一。
市場缺乏信任
國產儀器发展過程中持續(xu)面臨用戶长期對國產產品的(de)排斥心理，用戶(hu)信任度普遍偏低。即使國(guo)產儀器在性能指標上已經相当，部分用戶群體仍然大多倾向於購買(mai)進口產品，對國產儀器存在根(gen)深蒂固的嚴重偏(pian)见與陈旧認知。
國内的儀(yi)器廠商，因(yin)為很难與最終用戶建立品質信任(ren)，很难與代理建立合(he)作信任，因此无法完成(cheng)需求挖(wa)掘、价值创造和(he)利益(yi)兑現，导致出現了欧(ou)美(mei)定製標準、欧美IP、中國只(zhi)是世界工(gong)廠的外循環格局。
科研機構購買儀器(qi)對進(jin)口品牌的非常偏好。这主要有(you)兩個原因(yin)：A. 发表文章時的實驗数據一般要寫(xie)測量設備品牌型號，这時寫一個大(da)品牌的儀器顯得更可信可(ke)靠，寫(xie)出(chu)來也覺得有面子。B. 科研經費的使(shi)用有規定限(xian)製，不允許随意用在人上，卻不限製用在物上。科研儀器(qi)的購買很多時候没有成本約(yue)束，花錢的人在體製機製(zhi)約束下甚至“宁買貴的(de)，不買(mai)對(dui)的”。这個市場特征(zheng)可能成為國產儀器发展的障碍(ai)。
產業基礎薄弱
没有形成規模化的產業鏈，研(yan)发力量分散，關键技術(shu)亟待突破，關键零(ling)部件的設計和加工(gong)能力嚴重不足等，这些(xie)問題一直卡着國(guo)產儀器的脖子。加上科學儀器本身(shen)單价(jia)高、数量少、高投入、慢回報(bao)特性，使得儀(yi)器企業突(tu)围十分困难。
國内(nei)部(bu)分中小型加工廠的製造工藝與國外存在一定差距，导致製造(zao)出來的部分(fen)儀器在某些關键性能上與原進口儀器存在一定偏差。由於國(guo)内基礎精密加工業的薄弱，导致儀器中的非(fei)標件質量很不稳定。科學儀器工業設計及软件開发长(zhang)期缺乏專業的公司支持(chi)，如算法不够(gou)精準。儀器全產業(ye)鏈条的配套不足，导致高端(duan)產品不足。
自身能力不足
卡住我們脖子(zi)的主要還是我們自己的能(neng)力水平。因為起步较晚，技術(shu)积累有差距(ju)，別人已經(jing)讀到大學，我們才(cai)讀到高中(zhong)。所以，我(wo)們需要時間去成长進(jin)步，需要空間去沟通(tong)交(jiao)流，需(xu)要耐心去埋首做(zuo)事，需要勇氣和智慧去開(kai)拓创(chuang)新。
流水不争先，争的是滔滔不絕。國内(nei)的企業家一(yi)般三年的冲劲，具有百年企業精神较少，國產儀器需要提高企業家精(jing)神。
大多数國產儀器企業(ye)並没有完成企業的(de)原始积累。这個积累不是(shi)企業(ye)老板買了几套房，個人是否財務(wu)自由(you)，而是公司的技術积累和管(guan)理积累。自己對自己的卡脖子是只顧眼前，全身瘫痪，无法找糧(liang)找水(shui)，最后(hou)心有余而力不足(zu)。
外企先发優勢
國產儀器企業在市場、應用(yong)支持以及售后服務等方面的投入與國际公司相比還有相当大的差(cha)距。國外廠商利用自己先发優勢，對國產廠商“断糧断(duan)水”。在進口儀器利用技術和(he)市場優勢，設立了不平等竞争機製(zhi)。
例如，受合(he)規化(hua)政策要求和客戶需求影響，近些年網絡版色谱软件(jian)在中大型製药、化(hua)工企業增长很快。具(ju)備網絡(luo)版软件的各進口品牌之間呈現出相互開放、相互融合的趨勢，而將衆多國產色谱廠家拒之(zhi)門外(wai)。要打破这一格局，對國產儀器发展而言无(wu)疑又是一項挑(tiao)战。
國(guo)外(wai)企業由於用戶覆盖廣泛，技術(shu)實力雄厚(hou)，已經在(zai)已有的基礎上积(ji)累了充足的經驗，因此能够更早的介入國標方法的製订以及行業共性問題的研究，比起國内廠商忽視这一(yi)方面(mian)的投入，國外廠商在解決問題这一(yi)方面(mian)就具有了先天更大的優勢。
缺少財政支持
碍(ai)於財政资金投入跟(gen)不上產業发展速度，最近几年就(jiu)出現(xian)了“撒胡椒(jiao)粉式”的皆大欢喜。微不足道的资金支持(chi)卻有不小的(de)進入門檻，要洋洋(yang)洒洒一大篇可(ke)行性報告，各類證书、檢測報告、技術分析、市場分(fen)析(xi)、財務分析、乃至社會效益分析等等(deng)一樣都不能(neng)缺。企業都是講究時間(jian)成本的(de)，權衡之下不少生物儀器製(zhi)造企業逐渐淡化了得到財政支持的(de)欲望。但在另一面卻看到这几年的財政资金几乎都投向了似乎(hu)是内定方向但数量寥寥的大企業和大(da)項目。大量的儀器製造中(zhong)小(xiao)企業缺少財政支持所带來的，一是企業家對產業发展信心(xin)的缺失(shi);二是(shi)對技術创(chuang)新积極性的弱化;三是(shi)儀(yi)器製造行業技術進步的維艰。
國產儀器需要巨量的资金把工(gong)匠(jiang)精神发挥出來，需要(yao)給工匠們解決(jue)住房和生活問題，只有解決了这些問題，才(cai)能讓他們專心地工作，才不會想法子去挣快錢(qian)。
