隨著貿易摩擦日益加重,由此引發(fā)的中美科技之爭給世界分工帶來了巨大沖擊。宏觀來看,“十四五”規(guī)劃文件牽引、地方政策支持、國產采購傾斜、支持國產儀器發(fā)展已經成為政府、市場以及公眾的共識。巨浪之下,國產儀器如何發(fā)展?如何打破壟斷、解決“卡脖子”難題?
近兩年,北京市“專精特新”企業(yè)北京萊伯泰科儀器股份有限公司(股票代碼:688056.SH,以下簡稱“萊伯泰科”)的發(fā)展駛入快車道,公司于2020年成功登陸科創(chuàng)板,讓更多行業(yè)外的人士知道了什么是實驗分析儀器行業(yè);緊接著又在2021年發(fā)布質譜新品,強勢進軍高端分析儀器領域,以發(fā)展高端儀器產業(yè)、助力中國制造騰飛為己任,銳意突破,不斷進行產品革新。我們知道,發(fā)展國產高端分析儀器的道路必定不易,萊伯泰科創(chuàng)始人胡克博士是如何看待并規(guī)劃的呢?
1、高端產業(yè)的發(fā)展,離不開尖端分析儀器
分析儀器,被稱作科學家的“眼睛”,也被比喻為高端制造業(yè)皇冠上的明珠,是制造業(yè)發(fā)展中的咽喉行業(yè)。儀器儀表行業(yè)單從生產規(guī)模來講,算不上大行業(yè),但是它的重要性和戰(zhàn)略性不能簡單以生產規(guī)模來衡量。中國光學和儀器儀表及計量科教事業(yè)的奠基人之一、兩院院士王大珩曾經指出,儀器儀表是認識未知世界的科學工具,也是控制生產過程的工具,是工業(yè)生產的“倍增器”。在制造業(yè)中,想要生產出合格的產品,從原料控制到成品質量控制,都需要儀器儀表進行測量。在高端產業(yè)中,要生產出尖端的產品,更是離不開最尖端的分析儀器,并且產業(yè)越高端,對于分析儀器的要求就會越嚴格,近乎苛刻。
近幾年來,隨著我國產業(yè)升級速度的加快,各行各業(yè)對于高端分析儀器的需求亦不斷增長。我們僅以理化分析儀器及裝備(包含質譜)的進口額為例,從2017年到2021年,我國每年的進口額都在600億元左右,而且逐年穩(wěn)步增長,即便是疫情期間也絲毫未受影響。
我國儀器儀表發(fā)展規(guī)模雖然不斷擴大,但是一直存在基礎研究薄弱、產品可靠性和穩(wěn)定性低、以中低端產品為主等問題,高端儀器儀表、核心零部件等長期依賴進口。我國儀器儀表產品一直處于進出口貿易逆差的狀態(tài),逆差每年都在150億美元以上,是機械制造業(yè)中逆差最大的行業(yè)之一。
2、國產儀器在半導體行業(yè)舉步維艱
目前我國各行業(yè)中使用的質譜類儀器,幾乎全部依賴進口。尤其是自中美貿易戰(zhàn)以來全國上下共同關注的半導體行業(yè),檢測中必須具備的電感耦合等離子體質譜儀ICP-MS幾乎百分之百來自于進口品牌。雖然國家在多個層面支持國內半導體行業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展,然而,半導體行業(yè)中所用ICP-MS全面依賴進口依然是個不爭的事實。
在半導體行業(yè)中,ICP-MS被廣泛應用于高純材料、高純化學品以及生產過程中雜質含量的監(jiān)控。從應用角度來講,半導體行業(yè)需要同時檢測的元素范圍非常廣。因為無機元素雜質會對集成電路造成危害,比如堿金屬與堿土金屬(Li、Na、K、Ca、Mg、Ba等)污染會造成元器件漏電,造成低擊穿;過渡金屬與重金屬(Fe、Cr、Ni、Cu、Au、Mn、Pb)污染會增大工作時的暗電流進而縮短元器件壽命;滲透元素(S、P、Si、As、Sb、B、Al等)污染具有擴散作用,會影響電子和空穴的數(shù)量。除了需同時檢測輕、中、重元素外,隨著集成電路對線寬的要求越來越嚴苛,對濕電子化學品的要求也越來越高,對有害粒子含量要求從10-6(ppm)發(fā)展到了10-9(ppb)甚至10-12(ppt),因此半導體行業(yè)需要檢測儀器具有極高的靈敏度。
由于行業(yè)具有的特殊性,半導體行業(yè)對ICP-MS儀器本身也具有極高的準入門檻要求,從儀器性能到儀器的安全可靠性,都有極為嚴格的規(guī)定。
首先,在儀器性能方面,ICP-MS必須做到從Li到Pb,從輕元素、中元素到重元素的快速檢測;能到達ppt級別的檢出能力;針對高Si基體樣品檢測時的長期穩(wěn)定性和重現(xiàn)性,每周7*24小時不間斷運行;特殊情況下需要儀器冷焰、熱焰快速穩(wěn)定切換,高通量多元素準確檢出;對整機及內部部件的潔凈度、耐腐蝕性要求極高等等。
其次,半導體行業(yè)對ICP-MS的安全可靠性方面也有著特別的要求。ICP-MS首先必須通過半導體工業(yè)的全球執(zhí)行聯(lián)盟(SEMI)的SEMI S2認證,這是一套適用于半導體及平面顯示器制造設備的環(huán)境、安全及健康的效能的標準,半導體業(yè)者為了降低機械危害的風險,在采購設備系統(tǒng)時,將 SEMI S2 安規(guī)認證列為必備的規(guī)格要求。另一方面,半導體制造企業(yè)在水、電、氣、化學溶劑、真空射頻、微波、射線和高能粒子等方面也都提出了更高的要求。