深度調(diào)研：超七成高端科學儀器依賴進口，國產(chǎn)儀器如何突圍
工欲善其事，必先利其器。
科學儀器設備，就是科學研究的“器”，也是科學研究和科學創(chuàng)新的基礎條件。
據(jù)統(tǒng)計，到2017年，諾貝爾獎自然科學獲獎項目中，因發(fā)明科學儀器而直接獲獎的項目占11%。而且72%的物理學獎、81%的化學獎、95%的生理學或醫(yī)學獎都是借助尖端科學儀器來完成的。
中國儀器儀表學會分析儀器分會秘書長吳愛華對第一財經(jīng)記者表示，從國際上看，多個諾貝爾獎獲得者的工作與儀器研制有關。
吳愛華說，科學儀器不是民用消費品，所以很多時候大家忽略了它的重要性，認為它的經(jīng)濟效益比不上很多其他行業(yè)。但儀器是認識未知世界的科學工具，也是控制生產(chǎn)過程的工具，“它是認識世界原始信息數(shù)據(jù)的源頭”。
今年的5月28日，中國科學院第二十次院士大會、中國工程院第十五次院士大會和中國科協(xié)第十次全國代表大會，在人民大會堂同時召開。會上，石油天然氣、基礎原材料、高端芯片、工業(yè)軟件、農(nóng)作物種子、科學試驗用儀器設備、化學制劑等方面關鍵核心技術，被點名為全力攻堅的方向。
這些領域，很多成為如今被關注的焦點和熱門領域，但科學試驗用儀器設備卻仍顯得有點落寞。事實上，該領域目前過度依賴進口，自主創(chuàng)新局面遲遲難以取得突破性進展。
“目前中國約73％的分析測試儀器需要進口，一些高檔精密儀器領域中，進口比例更高；一些特種專用儀器則完全依賴進口。此外，國產(chǎn)科學儀器中具有完全自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品屈指可數(shù)。”中國計量科學研究院化學所所長李紅梅在6月份的一次公開演講時指出。
中國科學儀器設備現(xiàn)狀到底如何？在高端儀器制造領域，中國與國外的差距應如何盡快填補？進口科學儀器對市場的壟斷如何打破？圍繞這些問題，第一財經(jīng)進行了深入調(diào)查。
進口依賴強，關鍵部件存在“卡脖子”風險
近年來，伴隨信息科技、生物醫(yī)療、材料科學、納米技術的深入發(fā)展，在中國，科學儀器的需求也有了質(zhì)與量的突破。
需求量大，市場也大，但這并不意味著國產(chǎn)儀器已經(jīng)可以與進口儀器在同一起跑線上競爭。儀器研發(fā)的關鍵技術仍被國外“卡脖子”，自主掌握的核心技術少，高端儀器依賴進口，仍是當前中國科學儀器設備領域的主要現(xiàn)狀。
中國科學院微電子研究所研究員、科技部重大科學儀器項目專家夏洋向第一財經(jīng)記者提供了一組數(shù)據(jù)，根據(jù)相關部門統(tǒng)計，2016至2019年間，采購的200萬元以上的科學儀器中，質(zhì)譜儀、X射線類儀器、光學色譜儀、光學顯微鏡等的國產(chǎn)設備比例不足1.50％，其中，3年間，沒有采購一臺高端國產(chǎn)光學顯微鏡。
“而國產(chǎn)科學儀器很少單臺賣到200萬元以上?！毕难笳f。
據(jù)海關統(tǒng)計，2019年，中國儀器儀表進出口總額分別為519.93億美元和338.38億美元，逆差額高達181.55億美元。
第一財經(jīng)記者從重大科研基礎設施和大型科研儀器國家網(wǎng)絡管理平臺查詢發(fā)現(xiàn)，以“通用”、“分析儀器”為搜尋條件，截至7月13日，該平臺上全國各高等學校、科研院所等共計擁有141臺質(zhì)譜儀，其中，以美國賽默飛（Thermo）、美國安捷倫(Agilent)、日本島津（Shimadzu）、德國布魯克（Bruker）等品牌為主，而明確標有中國自主品牌且（或）產(chǎn)地為中國的質(zhì)譜儀僅10臺左右。
即便是在非通用、涉及出口限制的前沿科技領域，相關國產(chǎn)科學儀器在關鍵技術方面的劣勢也依然存在。
國盾量子調(diào)控部經(jīng)理王哲輝向第一財經(jīng)記者介紹稱，量子技術相關的科學儀器內(nèi)容比較廣泛，分為測量、計算、通信幾類。其關鍵技術主要有單光子源、量子信息處理、單光子探測器等。近兩年國內(nèi)在相關關鍵技術有較大發(fā)展，但國外仍在某些方向技術領先，涉及材料、工藝、高端制造的方方面面。比如PPKTP晶體主要依靠從以色列進口；硅基單光子探測器雖然國內(nèi)具備先進技術，但其中APD需要向國外采購。
王哲輝認為，國內(nèi)部分量子技術和產(chǎn)品可以達到國際領先水平，但整體支撐能力不足。特別是通用科學儀器，其發(fā)展和半導體設計以及工藝技術息息相關，導致產(chǎn)品綜合實力上存在5~10年的技術差距，在個別領域甚至10年以上的技術差距。
夏洋也認為，由于高端科學儀器的研發(fā)周期長、技術壁壘高，在未來，至少要當國產(chǎn)科學儀器售價達到進口儀器的1/2甚至2/3，相關儀器企業(yè)才能可持續(xù)發(fā)展。
由于應用市場不同，儀器儀表也分為民用市場、軍工航天等領域。目前，高端儀器的進口在民用市場、科研領域渠道還比較暢通，但涉及關鍵技術比如核工業(yè)、軍事、航空航天等仍存在不少問題。
中科院研究員羅嶼告訴記者，在他們所里，科學儀器分為商業(yè)設備、自制設備，用于重大研發(fā)等的儀器，國內(nèi)廠商基本能做，而商業(yè)設備都是進口的?？傮w上，所里單價100萬元以上的高端表征設備都是進口。
“儀器的進口需要結合具體領域看。比如物理領域，特別是涉及理論物理、凝聚態(tài)物理，這些和產(chǎn)業(yè)化沒什么關系，和現(xiàn)實生活很遠，所以沒什么國產(chǎn)設備，基本靠進口。不過，目前科學儀器類全球都處于合作狀態(tài)，所以大家還是在全球采購儀器?！彼嬖V記者。
吳愛華也對記者表示，從儀器儀表的科研市場來看，全球合作仍然緊密，高端儀器公司也不會輕易放棄中國市場，“中國市場占全球15%甚至更高”。
同時，涉及敏感領域和關鍵部件，依然存在“卡脖子”風險。特別是涉及技術領域的儀器設備，進口占比不低。
中科院院士、紅外物理學家、半導體物理和器件專家褚君浩舉例說：“我們有的科研單位實驗室里儀器七成都是進口的。這應該怎么去加強？就是要想方設法加強研發(fā)，把自己的儀器水平做上去?！?/p>
中科院研究員李成對記者說，現(xiàn)在國產(chǎn)化設備還存在一個空心化的問題，例如設備整機大部分部件都是國產(chǎn)，但是真正的核心部位還是國外進口，所以如果國產(chǎn)設備中這些進口的關鍵零部件被“卡”，也會影響我們自己的國產(chǎn)設備。
王哲輝就表示：“中國一直以來都屬于美國商務部限制出口的國家，例如測試設備中的一些高性能芯片，中國就很難從美國買到?！?/p>
儀器行業(yè)多而不強，缺少明星企業(yè)
據(jù)行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)估計，我國儀器行業(yè)共計2000余家規(guī)模企業(yè)，3400億元產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
吳愛華對第一財經(jīng)記者表示，從結果上來看，目前我們儀器行業(yè)呈現(xiàn)企業(yè)多但不夠強大的局面，“我們產(chǎn)業(yè)人均產(chǎn)值比較低，而美國、日本、德國行業(yè)人均年銷售額可能是150萬～200萬元之間?！币缘聡鵀槔?，2019年德國330家企業(yè)共4.86萬從業(yè)人員，創(chuàng)造739億元收入，中國270家規(guī)模企業(yè)，共7萬從業(yè)人員，350億元收入。
在部分高端儀器領域，我國的進口占比超過八成。總體來說我國還缺少“明星”企業(yè)。
吳愛華說，目前，行業(yè)產(chǎn)品技術整體狀態(tài)，在整機方面基本是人有我有，總體處于追趕狀態(tài)，但是多種高端儀器我們還在起步期，外企屬于迭代期。另外關鍵部件高度依賴進口，研制企業(yè)難尋。
這種情況也和我國儀器行業(yè)的發(fā)展歷史緊密相關，“我國起步早，快速發(fā)展晚”，她補充道。
早在上世紀50年代，我國儀器儀表行業(yè)就開始起步，在1960~1970年出現(xiàn)小高潮，1980～2000年進入低谷期，這個階段外企開始涌入中國市場。到2000年以后，中國進入快速發(fā)展期，高于世界平均增速。
“所以從結果上來看，我們的行業(yè)要年輕一些，這也意味著積淀沒有發(fā)達國家豐厚。特別是上世紀90年代開始，外企進入中國后，很快就形成高占有率。再到上世紀90年代后期，民營企業(yè)漸漸發(fā)展起來，初步形成了目前我國儀器行業(yè)發(fā)展的主體?！眳菒廴A對記者說，現(xiàn)在我國處于一個追趕期，從歷史進程上看是一個正常的現(xiàn)象。
正在研發(fā)但很少被購買，國產(chǎn)儀器為何難被認可
在夏洋看來，目前，高端國產(chǎn)科學儀器仍處于“正在研發(fā)，也很少被購買”的尷尬境地，而如何將國產(chǎn)儀器擺在實驗室里，關鍵是要從需求側(cè)打破僵局。
成都瀚辰光翼科技有限責任公司成立于2016年，是一家集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的新型生物醫(yī)療系統(tǒng)的高新技術企業(yè)。他們自主研發(fā)生產(chǎn)的高通量低消耗全自動基因檢測系統(tǒng)等設備，打破國外對該領域的技術壟斷。
2016年瀚辰光翼入局時，國內(nèi)相關領域的產(chǎn)業(yè)幾乎一片空白。體量小、投入高，殘酷的現(xiàn)狀擺在國內(nèi)企業(yè)面前，極少有人愿意涉足這項科研儀器。直到兩年后，瀚辰光翼開始頻頻拿下被國外公司長期占據(jù)的訂單，才吸引了業(yè)界的目光。
瀚辰光翼運營總監(jiān)楊京忠把今天的成績歸功于團隊和定位，他對第一財經(jīng)記者表示：“無論是價格還是服務抑或是戰(zhàn)略安全，都是客戶選擇國產(chǎn)設備的理由。動輒五六百萬的進口設備，在同樣的質(zhì)量下，我們的售價只有兩三百萬元，甚至更低，而且更符合中國人的操作習慣。因為時差、人工成本、服務理念的差異，以前中國客戶打電話給外國廠商需要專門挑夜間，但是我們可以隨時提供服務，所需耗材設備的交付周期也會隨國際形勢的變化而大幅波動?！?/p>
但國產(chǎn)科學儀器如今尚難打開國內(nèi)市場。
“在實驗室建設上，各大實驗室對于國產(chǎn)科學儀器重視程度還不夠，并存在一定的短視性思維?！敝袊茖W技術大學地球和空間科學學院副教授黃衛(wèi)東對第一財經(jīng)稱，當前，國內(nèi)前沿實驗室大都傾向于花大價錢引進人才，并有專項的國家經(jīng)費為其置購科學儀器。
黃衛(wèi)東認為，在這一大環(huán)境下，有相當一部分學者，或是因為習慣性沿用此前在國外做研究時的裝置，或是出于實驗效率考慮，傾向于在購買清單上列出國外高性能、高安全性的儀器，而不是為沒有被科研人員廣泛認可的國產(chǎn)儀器埋單。
對此，中國科學院生物物理研究所交叉科學所重點實驗室研究員、廣東中科奧輝科技有限公司執(zhí)行董事黃韶輝也對第一財經(jīng)記者表示，由于國產(chǎn)科學儀器起步晚，缺少應用驗證，國內(nèi)實驗室普遍認為國產(chǎn)科學儀器還處于中低端技術水平，購買意愿不足。
“事實上，在一些領域，國產(chǎn)科學儀器在技術上已不落后于甚至領先于世界水平，且在價格上具有優(yōu)勢，以至于國產(chǎn)科學儀器的海外市場或領先于國內(nèi)市場被打開?！彼f。
除了受制于國內(nèi)科研領域的“慣性思維”外，中國工程院院士，中國環(huán)境監(jiān)測總站研究員魏復盛告訴第一財經(jīng)，國產(chǎn)科學儀器不被認可的另一原因缺少行業(yè)背書、標準化驗證和效果評估。
他進一步表示，一些國內(nèi)的研究人員會有顧慮：如果運用國產(chǎn)科學儀器，相關數(shù)據(jù)記錄寫在論文中，國際上是否會認可。而這重顧慮的背后，反映了國產(chǎn)科學儀器的對外宣傳和展示的機會不夠，安全性和標準化的評價體系也仍待完善。
自主科學儀器艱難突圍：企業(yè)和政策齊發(fā)力
在李成看來，“科學也許無國界，但技術肯定是有國界的”。
李成告訴記者，如果在科研經(jīng)費充足的條件下，科學家們是更愿意選擇進口儀器的。他介紹，現(xiàn)在儀器采購方面有兩個情況，一個是國家正在引導支持自主研發(fā)和采購國內(nèi)的設備。例如在購買進口設備時要做一些論證，看有沒有這個必要，另外還有一個專門的系統(tǒng)查重，避免大型科研設備重復購買。
事實上，一方面，我們需要國際合作，另一方面，自主研發(fā)也應該成為趨勢，只有兩條腿走路才能行穩(wěn)致遠。為此，國內(nèi)一些企業(yè)也在努力。
韓雙來是譜育科技的董事長。今天的譜育，被視為國產(chǎn)質(zhì)譜儀領域的佼佼者。但在公司成立初期，它也經(jīng)歷了迷茫。
“這是個殘酷的行業(yè)，最先進的兩三家企業(yè)占據(jù)了市場大部分的份額，其他的很難生存?！表n雙來對第一財經(jīng)表示，由于國產(chǎn)儀器起步晚，市場已經(jīng)被掌握先發(fā)優(yōu)勢的企業(yè)牢牢把住，僅憑價格優(yōu)勢很難立足。接不到訂單，產(chǎn)品無法獲得反饋和改進，讓企業(yè)經(jīng)營雪上加霜。
他意識到，只有滿足客戶沒有被滿足的需求，只有創(chuàng)新，才有機會。
2016年，一家國家級科研單位提出了一個新需求。為了滿足應急能力建設，他們需要一臺移動實驗室車，卻沒有性能合適的質(zhì)譜儀器。國外的廠商認為定制的量太少，拒絕了這個要求，譜育卻接了下來。經(jīng)過實踐的檢驗和打磨，譜育新研發(fā)的便攜式質(zhì)譜儀表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，并贏得了科研單位的認可，至今都是公司的拳頭產(chǎn)品。
為何譜育不擔心量少而“虧本”？韓雙來的底氣，來源于中國的廣闊市場。一個小需求的背后，具有可以預見的普遍性。韓雙來舉例，這款質(zhì)譜儀器一經(jīng)上市，即以每年幾十臺的速度擴大市場。
接著，一個個細分市場被撕開。譜育不再被迫追逐國外廠商的產(chǎn)品，而是挖掘客戶現(xiàn)實的痛點和需求，憑借獨特的產(chǎn)品設計和創(chuàng)新功能，從而獲得了議價權。
科技部重大科研基礎設施和大型科學儀器國家網(wǎng)絡管理平臺數(shù)據(jù)顯示，近年來高校、科研院所科學儀器發(fā)展迅速，全國50萬以上大型科學儀器的保有量已經(jīng)超過10萬臺套，但進口品牌在多個領域仍然占據(jù)壟斷地位。為推動我國科學儀器的發(fā)展，國家出臺了相關政策并設立專項以支持國產(chǎn)儀器的自主創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)化。
而在褚君浩看來，國產(chǎn)科學儀器研究的力度還應該加強。他認為，要提高科學儀器水平，很多零部件、元器件也要隨之提高性能，其中涉及不少核心技術，所以歸根結底還是要加強一些基本規(guī)律和工藝的研究。
“目前我們的高端手機里大約有1000個微型電容器都是進口的。做電容器很簡單，尤其是一般的電容器，但是高端的電容器我們就需要進口，包括其中涉及的材料。如果我們某些設備里進口的零件壞了卻找不到供貨，就比較麻煩?！瘪揖票硎?。
他強調(diào)了掌握技術高點的重要性，如果說每種元部件或者設備都會做，但是質(zhì)量卻一般，這種情況是不行的，既不能適應高端應用，也沒有市場競爭力，必須要在一兩個種類的儀器或者元部件水平做到最好?！拔覀兒芏鄸|西確實做得出來，但是未必有國外做得好，做不好的問題就是核心的規(guī)律和技巧還沒有找到。所以，一定要有你的特長。”
國家政策端也在發(fā)力。
為推動國產(chǎn)儀器研發(fā)，解決國產(chǎn)儀器“空心化”問題，發(fā)改委、科技部、財政部等多個國家部委曾下發(fā)相關的支持政策和規(guī)劃安排。
根據(jù)2007年和2011年兩版《當前優(yōu)先發(fā)展的高技術產(chǎn)業(yè)化重點領域指南》，均將“現(xiàn)代科學儀器設備”列入先進制造產(chǎn)業(yè)中的高技術產(chǎn)業(yè)化重點領域。并在最新版本中還加入等離子體質(zhì)譜儀、質(zhì)譜聯(lián)用儀等質(zhì)譜分析儀器、高性能工業(yè)X射線CT裝置、環(huán)境保護、社會安全應急檢測等新的儀器類別。
今年5月17日，科技部發(fā)布“基礎科研條件與重大科學儀器設備研發(fā)”重點專項2021年度項目申報指南。該重點專項申報指南圍繞科學儀器、科研試劑、實驗動物和科學數(shù)據(jù)等四個方向進行布局，擬支持39個項目，擬安排國撥經(jīng)費概算5.39億元。此外，擬支持16個青年科學家項目，擬安排國撥經(jīng)費概算4800萬元，每個項目300萬元。
據(jù)第一財經(jīng)梳理，截至目前，“十四五”國家重點研發(fā)計劃今年已啟動逾50個重點專項指南征求意見，共有26個專項發(fā)布了“揭榜掛帥”榜單。每一個榜單都瞄準了迫切需要通過科技創(chuàng)新予以破題和解決的重大需求，特別是針對具體應用場景的協(xié)同攻關需求。
其中，“基礎科研條件與重大科學儀器設備研發(fā)”重點專項申報指南顯示，2021年度指南部署圍繞科學儀器、科研試劑、實驗動物和科學數(shù)據(jù)等四個方向進行布局，擬支持39個項目，擬安排國撥經(jīng)費概算5.39億元。此外，擬支持16個青年科學家項目，擬安排國撥經(jīng)費概算4800萬元,每個項目300萬元?？茖W儀器方向各項目自籌經(jīng)費與國撥經(jīng)費比例不低于1：1。
“但應注意到，近年來，雖然各重點高校相繼開展了高端科學儀器研發(fā)工作，但相關研究大都停留在前沿領域，實用性、性價比等因素沒有考慮進去，離工程化生產(chǎn)還很遠，更沒有達到產(chǎn)業(yè)化的程度?！秉S衛(wèi)東說。
