超七成高端科學儀器依賴進口 國產科學儀器如何突圍
作者： 吳斯旻 金葉子 馬晨晨
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新的基礎條件。
據統計，到2017年，諾貝爾獎自然科學獲獎項目中，因發明科學儀器而直接獲獎的項目佔11%。而且72%的物理學獎、81%的化學獎、95%的生理學或醫學獎都是藉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祕書長吳愛華對第一財經記者表示，從國際上看，約有1/4的諾貝爾物理學獎獲得者的工作與儀器研製有關。
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，認爲它的經濟效益比不上很多其他行業。但儀器是認識未知世界的科學工具，也是控制生產過程的工具。“它是認識世界的原始信息數據的源頭。誰擁有先進的儀器，也能在當代科學研究時掌握主動權。”
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、工業軟件、農作物種子、科學試驗用儀器設備、化學制劑等方面關鍵核心技術，被點名爲全力攻堅的方向。
這些領域，很多成爲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，國產科學儀器中具有完全自主知識產權的產品屈指可數。”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狀到底如何？在高端儀器製造領域，中國與國外的差距應如何儘快填補？進口科學儀器對市場的壟斷如何打破？圍繞這些問題，第一財經進行了深入調查。
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、生物醫療、材料科學、納米技術的深入發展，在中國，科學儀器的需求也有了質與量的突破。
需求量大，市場也大，但這並不意味着國產儀器已經可以與進口儀器在同一起跑線上競爭。儀器研發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記者提供了一組數據，根據相關部門統計，2016至2019年間，採購的200萬元以上的科學儀器中，質譜儀、X射線類儀器、光學色譜儀、光學顯微鏡等的國產設備比例不足1.50%，其中，3年間，沒有采購一臺高端國產光學顯微鏡。
“而國產科學儀器很少單臺賣到200萬元以上。”夏洋說。
據海關統計，2019年，中國儀器儀表進出口總額分別爲519.93億美元和338.38億美元，逆差額高達181.55億美元。
第一財經記者從重大科研基礎設施和大型科研儀器國家網絡管理平臺查詢發現，以“通用”、“分析儀器”爲搜尋條件，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）等品牌爲主，而明確標有中國自主品牌且（或）產地爲中國的質譜儀僅10臺左右。
即便是在非通用、涉及出口限制的前沿科技領域，相關國產科學儀器在關鍵技術方面的劣勢也依然存在。
國盾量子調控部經理王哲輝向第一財經記者介紹稱，量子技術相關的科學儀器內容比較廣泛，分爲測量、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。近兩年國內在相關關鍵技術有較大發展，但國外仍在某些方向技術領先，涉及材料、工藝、高端製造的方方面面。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具備先進技術，但其中APD需要向國外採購。
王哲輝認爲，國內部分量子技術和產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，其發展和半導體設計以及工藝技術息息相關，導致產品綜合實力上存在5~10年的技術差距，在個別領域甚至10年以上的技術差距。
夏洋也認爲，由於高端科學儀器的研發週期長、技術壁壘高，在未來，至少要當國產科學儀器售價達到進口儀器的1/2甚至2/3，相關儀器企業才能可持續發展。
由於應用市場不同，儀器儀表也分爲民用市場、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、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，在他們所裏，科學儀器分爲商業設備、自制設備，用於重大研發等的儀器，國內廠商基本能做，而商業設備都是進口的。總體上，所裏單價100萬元以上的高端表徵設備都是進口。
“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、凝聚態物理，這些和產業化沒什麼關係，和現實生活很遠，所以沒什麼國產設備，基本靠進口。不過，目前科學儀器類全球都處於合作狀態，所以大家還是在全球採購儀器。”他告訴記者。
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，“中國市場佔全球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裏儀器七成都是進口的。這應該怎麼去加強？就是要想方設法加強研發，把自己的儀器水平做上去。”
中科院研究員李成對記者說，現在國產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，但是真正的核心部位還是國外進口，所以如果國產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設備。
王哲輝就表示：“中國一直以來都屬於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。”
儀器行業多而不強，缺少明星企業
據行業內數據估計，我國儀器行業共計2000餘家規模企業，3400億元產業規模。
吳愛華對第一財經記者表示，從結果上來看，目前我們儀器行業呈現企業多但不夠強大的局面，“我們產業人均產值比較低，而美國、日本、德國行業人均年銷售額可能是150萬~200萬元之間。”以德國爲例，2019年德國330家企業共4.86萬從業人員，創造739億元收入，中國270家規模企業，共7萬從業人員，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。
吳愛華說，目前，行業產品技術整體狀態，在整機方面基本是人有我有，總體處於追趕狀態，但是多種高端儀器我們還在起步期，外企屬於迭代期。另外關鍵部件高度依賴進口，研製企業難尋。
這種情況也和我國儀器行業的發展歷史緊密相關，“我國起步早，快速發展晚”，她補充道。
早在上世紀50年代，我國儀器儀表行業就開始起步，在1960~1970年出現小高潮，1980~2000年進入低谷期，這個階段外企開始湧入中國市場。到2000年以後，中國進入快速發展期，高於世界平均增速。
“所以從結果上來看，我們的行業要年輕一些，這也意味着積澱沒有發達國家豐厚。特別是上世紀90年代開始，外企進入中國後，很快就形成高佔有率。再到上世紀90年代後期，民營企業漸漸發展起來，初步形成了目前我國儀器行業發展的主體。”吳愛華對記者說，現在我國處於一個追趕期，從歷史進程上看是一個正常的現象。
正在研發但很少被購買，
國產儀器爲何難被認可
在夏洋看來，目前，高端國產科學儀器仍處於“正在研發，也很少被購買”的尷尬境地，而如何將國產儀器擺在實驗室裏，關鍵是要從需求側打破僵局。
成都瀚辰光翼科技有限責任公司成立於2016年，是一家集研發、生產和銷售於一體的新型生物醫療系統的高新技術企業。他們自主研發生產的高通量低消耗全自動基因檢測系統原型機等設備，打破國外對該領域的技術壟斷。
2016年瀚辰光翼入局時，國內相關領域的產業幾乎一片空白。體量小、投入高，殘酷的現狀擺在國內企業面前，極少有人願意涉足這項科研儀器。直到兩年後，瀚辰光翼開始頻頻拿下被國外公司長期佔據的訂單，才吸引了業界的目光。
瀚辰光翼運營總監楊京忠把今天的成績歸功於團隊和定位，他對第一財經記者表示：“無論是價格還是服務抑或是戰略安全，都是客戶選擇國產設備的理由。動輒五六百萬的進口設備，在同樣的質量下，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。因爲時差、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週期也會隨國際形勢的變化而大幅波動。”
但國產科學儀器如今尚難打開國內市場。
“在實驗室建設上，各大實驗室對於國產科學儀器重視程度還不夠，並存在一定的短視性思維。”中國科學技術大學地球和空間科學學院副教授黃衛東對第一財經稱，當前，國內前沿實驗室大都傾向於花大價錢引進人才，並有專項的國家經費爲其置購科學儀器。
黃衛東認爲，在這一大環境下，有相當一部分學者，或是因爲習慣性沿用此前在國外做研究時的裝置，或是出於實驗效率考慮，傾向於在購買清單上列出國外高性能、高安全性的儀器，而不是爲沒有被科研人員廣泛認可的國產儀器埋單。
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行董事黃韶輝也對第一財經記者表示，由於國產科學儀器起步晚，缺少應用驗證，國內實驗室普遍認爲國產科學儀器還處於中低端技術水平，購買意願不足。
“事實上，在一些領域，國產科學儀器在技術上已不落後於甚至領先於世界水平，且在價格上具有優勢，以至於國產科學儀器的海外市場或領先於國內市場被打開。”他說。
除了受制於國內科研領域的“慣性思維”外，中國工程院院士，中國環境監測總站研究員魏復盛告訴第一財經，國產科學儀器不被認可的另一原因缺少行業背書、標準化驗證和效果評估。
他進一步表示，一些國內的研究人員會有顧慮：如果運用國產科學儀器，相關數據記錄寫在論文中，國際上是否會認可。而這重顧慮的背後，反映了國產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：企業和政策齊發力
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，如果在科研經費充足的條件下，科學家們是更願意選擇進口儀器的。他介紹，現在儀器採購方面有兩個情況，一個是國家正在引導支持自主研發和採購國內的設備。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查重，避免大型科研設備重複購買。
事實上，一方面，我們需要國際合作，另一方面，自主研發也應該成爲趨勢，只有兩條腿走路才能行穩致遠。爲此，國內一些企業也在努力。
韓雙來是譜育科技的董事長。今天的譜育，被視爲國產質譜儀領域的佼佼者。但在公司成立初期，它也經歷了迷茫。
“這是個殘酷的行業，最先進的兩三家企業佔據了市場大部分的份額，其他的很難生存。”韓雙來對第一財經表示，由於國產儀器起步晚，市場已經被掌握先發優勢的企業牢牢把住，僅憑價格優勢很難立足。接不到訂單，產品無法獲得反饋和改進，讓企業經營雪上加霜。
他意識到，只有滿足客戶沒有被滿足的需求，只有創新，纔有機會。
2016年，一家國家級科研單位提出了一個新需求。爲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譜儀器。國外的廠商認爲定製的量太少，拒絕了這個要求，譜育卻接了下來。經過實踐的檢驗和打磨，譜育新研發的便攜式質譜儀表現出優越的性能，並贏得了科研單位的認可，至今都是公司的拳頭產品。
爲何譜育不擔心量少而“虧本”？韓雙來的底氣，來源於中國的廣闊市場。一個小需求的背後，具有可以預見的普遍性。韓雙來舉例，這款質譜儀器一經上市，即以每年幾十臺的速度擴大市場。
接着，一個個細分市場被撕開。譜育不再被迫追逐國外廠商的產品，而是挖掘客戶現實的痛點和需求，憑藉獨特的產品設計和創新功能，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絡管理平臺數據顯示，近年來高校、科研院所科學儀器發展迅速，全國50萬以上大型科學儀器的保有量已經超過10萬臺套，但進口品牌在多個領域仍然佔據壟斷地位。爲推動我國科學儀器的發展，國家出臺了相關政策並設立專項以支持國產儀器的自主創新產業化。
而在褚君浩看來，國產科學儀器研究的力度還應該加強。他認爲，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律和工藝的研究。
“目前我們的高端手機裏大約有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。如果我們某些設備裏進口的零件壞了卻找不到供貨，就比較麻煩。”褚君浩表示。
他強調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。“我們很多東西確實做得出來，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。”
國家政策端也在發力。
爲推動國產儀器研發，解決國產儀器“空心化”問題，發改委、科技部、財政部等多個國家部委曾下發相關的支持政策和規劃安排。
根據2007年和2011年兩版《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南》，均將“現代科學儀器設備”列入先進製造產業中的高技術產業化重點領域。並在最新版本中還加入等離子體質譜儀、質譜聯用儀等質譜分析儀器、高性能工業X射線CT裝置、環境保護、社會安全應急檢測等新的儀器類別。
今年5月17日，科技部發布“基礎科研條件與重大科學儀器設備研發”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、實驗動物和科學數據等四個方向進行佈局，擬支持39個項目，擬安排國撥經費概算5.39億元。此外，擬支持16個青年科學家項目，擬安排國撥經費概算4800萬元，每個項目300萬元。
據第一財經梳理，截至目前，“十四五”國家重點研發計劃今年已啓動逾50個重點專項指南征求意見，共有26個專項發佈了“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同攻關需求。
其中，“基礎科研條件與重大科學儀器設備研發”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、實驗動物和科學數據等四個方向進行佈局，擬支持39個項目，擬安排國撥經費概算5.39億元。此外，擬支持16個青年科學家項目，擬安排國撥經費概算4800萬元，每個項目300萬元。科學儀器方向各項目自籌經費與國撥經費比例不低於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，離工程化生產還很遠，更沒有達到產業化的程度。”黃衛東說。
（應採訪者要求，李成、羅嶼爲化名）
