科學儀器被稱為科學家的“眼睛”和高端制造業皇冠上“最耀眼的明珠”，在很大程度上能用來衡量一個國家的科研和工業發展水平。然而，科學儀器和科學試劑的種類紛繁復雜，不同門類之間既有一定的關聯，也存在難以逾越的技術鴻溝。這導致國內的科學儀器和科學產業在低端領域魚龍混雜、競爭激烈；在高端領域，只有少量實現自主突破、大部分依賴進口；整體呈現出小眾、分散的狀態。不久前，上海市科委發布《上海市促進科學儀器和科研試劑創新發展行動方案（2025-2027年）》，在國內科學儀器和科學試劑產業領域引發了不小的轟動。這個經歷了深入調研之后發布的3年行動方案，能否結合上海自身優勢帶來產業蝶變？

如果說芯片是被大眾所熟悉的中國被“卡脖子”的產業，那么不為老百姓關注的科學儀器和科學試劑可能就是第三位被“卡脖子”領域。根據《2022 年中國科學儀器行業全景圖譜》，科學儀器已經成為我國第三大進口產品，僅次于石油和電子元器件，其中大部分是以色譜、質譜、光譜為代表的技術難度高、系統復雜的高端產品。

《上海市促進科學儀器和科研試劑創新發展行動方案（2025-2027年）》提出，要“堅持以產品為牽引，強化關鍵核心技術攻關”，到2027年“形成5個以上達到國際領先水平的科學儀器、10個以上達到國際領先水平的科研試劑”。發力中高端領域，強化產業鏈自主可控和國產替代能級，上海科學儀器和科學試劑產業將如何實現自主創新？

從輕蔑的“仿制不出來”到連聲稱贊“very good”，科學儀器自主創新繞不開的“打磨”之路

工欲善其事，必先利其器。在上海屹堯儀器科技發展有限公司總經理倪晨杰的眼中，科學儀器是名副其實的高端制造業皇冠上的“明珠”，擁有“學霸級”的技術門檻。

“做難而正確的事”是融入屹堯儀器血脈中的信仰。自2000年成立至今，屹堯儀器已深耕微波消解技術和樣品前處理領域20余年。“早在上世紀80年代，美國就已經發明了第一臺微波消解儀，用來為質譜檢測分解樣品。而我國在21世紀初才開始進入這個領域，已經落后了整整20年。”如何追趕這20年差距？倪晨杰坦言，首先是從模仿做起，“當年我們去外國參展，看到展出的樣機，想了解下具體數據，沒想到國外企業負責人很大方地將信息給了我們。他們很輕蔑地說，給你們數據，中國也仿制不出來。”

果然，即使有了仿制對象，但要真正做出來卻面臨著難以想象的困難。屹堯儀器在2002年推出的第一款微波消解儀只是形似，各種小問題不斷，根本不能推向市場。科學儀器的自主創新之路沒有捷徑可走，只有一步一步“打磨”技術和設計。

從2000年啟程，一直到2015年，在長達15年的苦苦追趕之后，屹堯儀器的微波消解儀才逐漸在技術成熟度上趕上了歐美同類產品。這其實也得益于科學儀器行業的技術升級特色：不像是日新月異的軟件迭代，也不似芯片的摩爾效應，科學儀器需要有新技術的變革型突破，才會帶來產品升級，因此產品更新速度慢，也給了后來者“可乘之機”。

當中國產品趕上國外之后，難道只有價格競爭之路可走？屹堯儀器給出的答案是瞄準產品痛點，引入創新技術。面對傳統微波消解技術處理能力有限，難以滿足大批量檢測的痛點，屹堯儀器將自動化技術引入了微波消解儀。“從現在來看，我們當時做出這個決策，200%低估了難度。”倪晨杰感慨說，屹堯儀器一直以來幾乎全部依靠自有資金投入，因此當項目遇到遲遲難以破解的困難時，幾度面臨下馬的危機。

“當時我們投資了廈門那邊的一家企業，進行自動化設計，但其中一個技術點遲遲難以突破，導致整個研發進度嚴重滯后，資金幾乎用光了。”倪晨杰回憶起當時的場景，依然心存余悸，“所幸的是，項目負責人在機場候機時，突發靈感，這才挽救了項目。”也正是有了新突破，屹堯儀器的自動化微波消解儀一舉在技術上走到了國外同類企業的前面，“我們的儀器去德國慕尼黑參展時，一位最早從事該領域的企業負責人已經80多歲了，看到自動化微波消解儀時卻非常興奮，不僅連聲說‘very good（很棒）’，還主動來我們企業參觀。”

2023年，屹堯科技推出了P3超能微波機器人，從加液、消解、開關蓋、震蕩混勻到定容均能夠通過機械臂來完成，單次連續全自動消解樣品數量可達96個，實現了從“小通量半自動”到“大通量全自動”的技術跨越。“這個產品我們已經更新到了第三代，國外在2022年推出的同類產品僅僅只達到我們第一代產品的水準。”倪晨杰充滿驕傲。

企業牽頭啃“硬骨頭”，政府布局引導產業邁向中高端

都說科研是一場漫漫長跑，對于技術門檻極高的科學儀器與試劑領域來說更是如此。一個結構的創新、一個零部件的打磨，都注定了每個儀器與試劑的誕生都是“千軍萬馬過獨木橋”。“學霸級的門檻，學渣級的營收”又給科學儀器與科學試劑帶來了持續創新動力不足、容易“小富即安”的行業特色。“我們在調研中發現，上海是國內擁有科學儀器門類最為齊全的地區之一，尤其是在中高端科學儀器領域已經形成了一定的優勢，在諸如光譜、質譜、色譜等精密分析儀器領域處于第一梯隊。

在科學試劑領域，國內十大龍頭企業有4家在上海，展現出很強的積聚效應。”市科委科技基礎設施與平臺建設處張露璐說，“3年行動方案要助力上海科學儀器和科學試劑企業突破卡脖子環節，走向行業中高端領域。

上海將通過大力度的科研項目支撐，以有創新情懷企業牽頭，做出真正能應用于市場的商品，將這些企業培育成細分市場的科技領軍企業。”

在屹堯儀器的等離子質譜儀器裝配廠房里，倪晨杰打開了一臺儀器的漂亮外殼，指著里面一段包裹嚴實的金屬箱子說：“別看這個裝置其貌不揚，但這個裝置里的四極桿，需要超高精度加工技術，全球范圍內只有屈指可數幾家公司可以加工生產。”四極桿又細又長，通電之后就會在空間中產生電場，從而引導等離子在其中穿行。而細微的彎曲和變形都會導致電場發生變化，因此四極桿之間的平行度偏差不能超過1微米。進軍質譜領域，倪晨杰坦言這其中有“賭”的成分。

從等離子質譜儀到液相色譜-質譜聯用儀，屹堯科技越挫越勇。無數排燒壞的元器件只為試出超高穩定性的射頻電源；無數個苦苦奮斗的日夜只為修正雙曲面四極桿之間甚至肉眼無法分辨的平行度偏差……反復失敗，又重新爬起，“類似這樣核心零部件的技術卡點，我們數不清經歷了多少個。”經過不斷的打磨與嘗試，由屹堯自主創新的雙曲面四極桿已經能夠達到預期70%的性能，并且還在持續改進當中。

“目前來說，我們受限于人的部件還有很多，但像四極桿這樣的關鍵零部件，就像汽車的發動機一樣，如果能夠攻克，起碼我們就不被‘卡脖子’了。”談及未來，倪晨杰依舊滿腔熱血，“工程上的問題，只要花時間，就一定能解決。我們還是想試試，啃啃這個‘硬骨頭’。”這也讓倪晨杰對3年行動方案充滿期待：“這次行動方案的發布讓我們看到了一個信號：不在意經濟指標，而是要真正將核心技術掌握在自己手上。在方案里，將高端科學儀器核心關鍵技術，都明確列出來了，同時加大資金支持力度，這給了科學儀器企業進行創新的堅定底氣。”

可以預見，隨著3年行動計劃的實施，上海將有一批富有創新精神、掌握了一定核心技術的科學儀器和科學試劑企業，勇敢地闖入中高端領域，一步一個腳印，突破“卡脖子”困境。

來源：上海科技報社

作者：孫亦真 耿挺 殷倩

編輯：藍悅