(作者:李沛)2月21日,總書記就加強基礎研究做出重要指示,要打好科技儀器設備、操作系統(tǒng)和基礎軟件國產化攻堅戰(zhàn),鼓勵科研機構、高校同企業(yè)開展聯(lián)合攻關,提升國產化替代水平和應用規(guī)模,爭取早日實現(xiàn)用我國自主的研究平臺、儀器設備來解決重大基礎研究問題。
儀器設備領域的自主可控,一時間引起各界廣泛關注。無論從構建新發(fā)展格局的長遠需要,還是當下應對外部“卡脖子”風險的角度看,儀器設備攻堅戰(zhàn)都勢在必行,而在這一重大“戰(zhàn)役”中,本土半導體產業(yè)必將承擔極其重要的使命。
壹引其綱,萬目皆張
當前,高端儀器設備如電子顯微鏡、質譜/色譜/光譜儀、CT斷層掃描儀、X射線斷層儀等整機及其關鍵原材料、零部件供應鏈,仍然相當程度上被歐美發(fā)達國家壟斷。
這樣的現(xiàn)狀,一方面固然是相關地區(qū)基礎科學研究能力的折射。許多今天應用廣泛的儀器設備,追根溯源,往往是各個大學或工業(yè)實驗室為了捕捉某一物理世界現(xiàn)象而自行發(fā)揮創(chuàng)意DIY的產物,歐美學術界的開放氛圍,也極其有利于這種手藝性認知(craft-knowing)的涌現(xiàn)。科技史家Brian Cathcart就曾記述二十世紀前期劍橋大學卡文迪許實驗室的氛圍,指出“無論在這個領域知道些什么,不管是技術、設備、數(shù)學工具,甚至理論,它都是被某處的某個人知道的....不僅如此,它還需要接受討論、挑戰(zhàn)和考驗,有時是在討論上,有時是在其他活動中。對于原子物理學的任何問題或困難,在卡文迪許的某個地方,你一定能找到答案?!?
而在試驗裝置顯現(xiàn)出實用價值后,歐美基礎工業(yè)能力,又能夠與核心創(chuàng)新緊密結合,逐漸將其迭代為商業(yè)產品,NI、力科(LeCroy)等皆為經典案例,而歷經數(shù)十年發(fā)展,歐美儀器設備產業(yè)早已形成科學與工藝緊耦合的極端制造(extreme manufacturing)策源地。
不過另一方面,歐美儀器設備領域優(yōu)勢得以長期維持,也離不開其對后來者使出的許多“陰招”。
為了鞏固其絕對領先地位,美國多年來也十分積極地利用單邊、多邊技術管制體系控制相關物項流入我國,甚至在2006年后推出所謂的“視同出口”(deemed export)規(guī)則,規(guī)定特定國家公民在美學習EAR管制物項技術知識,也必須申請商務部審批許可,歷年向美商務部工業(yè)與安全局(BIS)提交的視同出口許可證申請,約50%為中國公民提交。
美國對中美科技領域人員、貿易往來的“精準調控”,使我國不得不投入大量資源進行國外已成熟工藝和技術的跟蹤研仿,“重新發(fā)明輪子”,明顯延緩了相關領域科學儀器的研制速度。盡管歷經攻關,不少關鍵儀器設備與國際先進水平的差距并未明顯縮小,甚至有進一步擴大的危險。
在研發(fā)苦苦追趕的同時,國產儀器設備應用規(guī)模也不盡人意,中高端儀器設備仍然大量依賴進口,例如海關編碼9030的“示波器、頻譜分析儀及其他用于電量測量或檢驗的儀器和裝置”,2022年進口總額44.7億美元,貿易逆差則達到22億美元。
值得注意的是,盡管各類儀器設備利用的理化現(xiàn)象和量綱千差萬別,但來自物理世界的模擬信號,通常都需要在進行模擬數(shù)字轉換后才能供人類記錄、分析,因此高性能的模擬-數(shù)字轉換系統(tǒng),可以說是儀器設備產業(yè)發(fā)展的核心支點,如同《呂氏春秋》所言,“壹引其綱,萬目皆張”。
不過在我國機械、化學、光學等基礎工業(yè)取得長足進步的背景下,高速高精度數(shù)模轉換芯片(ADC)、FPGA芯片等儀器設備的“短板”也已益發(fā)凸顯,在這一領域,我國半導體產業(yè)理當大有作為。
高端ADC芯片可成“突破口”
正如上文所述,高端模擬數(shù)字芯片,對儀器設備自立自強具有“綱舉目張”的重大價值。
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