這些年來，中國在越來越多高端科技領(lǐng)域占有了一席之地。
有人把5G、航天、芯片的戰(zhàn)爭形容為“上甘嶺”，任正非說美國人是喝著咖啡搞科研，中國人是小米加步槍打沖鋒。不過，在少數(shù)領(lǐng)域，我們可能面臨一個尷尬：連打仗的槍，都是對手造的。這就不得不提到一個幕后行業(yè)，科研的上游、科學(xué)家的眼睛-儀器儀表。
1、最高學(xué)府的無奈
2018年12月5日深夜，北大核磁中心內(nèi)，在沒有人使用和操作儀器的情況下，一臺800兆赫茲譜儀突然噴出液氦，磁場急速下降。
這是嚴(yán)重故障，北大核磁中心聯(lián)系到德國制造商布魯克，對方卻提出“先付費(fèi)再升場”，要北大先付23萬人工費(fèi)，再派人準(zhǔn)備液氦。這費(fèi)用顯然是太貴了！堂堂北大，只能聯(lián)系國內(nèi)其他科研用戶，發(fā)公開信集體聲討。
這場爭斗在當(dāng)時科學(xué)界吵得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。
因?yàn)槲挥诒本┐髮W(xué)西門內(nèi)的北京核磁共振中心總共有10臺這樣的設(shè)備，總價值高達(dá)2億元人民幣，是全國擁有這類儀器數(shù)量最多、規(guī)模最大的實(shí)驗(yàn)室。也就是說，我們最高等級的科研單位，花錢的大客戶，竟被人拿捏了，還毫無辦法。
“中國人購買科研儀器的熱潮不知道救活了多少外國公司。”這是有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的感嘆。
后來有媒體報道，布魯克對其他客戶報價2.2萬元的交換機(jī)，有人在淘寶上200元就能買到同款；布魯克報價20萬元的配件單元，也有人能2萬塊找其他公司搞定。
這就是技術(shù)壟斷養(yǎng)出來的傲慢。
但行業(yè)現(xiàn)實(shí)情況是怎樣呢？在中國，高端科研儀器依賴進(jìn)口，需要看別人的臉色。
國內(nèi)科研常用的核磁共振儀、高分辨質(zhì)譜儀等大型分析儀器，以及大部分的生命科學(xué)儀器如磁共振成像儀、超分辨熒光成像儀、冷凍透射電鏡、高端示波器等都大量依靠進(jìn)口。
從2019到2023年，中國科學(xué)儀器進(jìn)口規(guī)模呈上升趨勢，到2023年達(dá)到169.8億美元，年均復(fù)合增長率為5.4%。其中，實(shí)驗(yàn)分析儀器依然是2023年占比最大的品類，金額97.2億美元，占比57%；光學(xué)儀器和試驗(yàn)機(jī)分別占比37%和5%。
2、科學(xué)家的眼睛
已故的院士、我國現(xiàn)代國防光學(xué)技術(shù)及光學(xué)工程奠基人王大珩曾說：“機(jī)器是改造世界的工具，儀器是認(rèn)識世界的工具、改造世界的前提。”
儀器儀表并不怎么出現(xiàn)在大眾視野中，也不像芯片、5G那樣人人關(guān)注，但它們卻是工業(yè)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中不可或缺的基石。
我國行業(yè)分類的12個大類中，包括農(nóng)林牧副漁、工業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)?個大類都直接與儀器產(chǎn)業(yè)相關(guān)。
20世紀(jì)90年代，美國商務(wù)部曾經(jīng)給出過兩個數(shù)據(jù)，美國儀器儀表的工業(yè)產(chǎn)值在美國GDP總和中占比只有4%，但是儀器儀表行業(yè)對整個國家經(jīng)濟(jì)的影響達(dá)到了66%。
從1901年到2018年的諾貝爾獎獲得者中，不完全統(tǒng)計(jì)有11%左右與發(fā)明儀器或測量原理有關(guān)，70%的物理學(xué)獎、超過80%的化學(xué)獎和90%左右的生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎成果是借助高精尖儀器完成的。
西方國家在這方面占據(jù)了先發(fā)優(yōu)勢。
17世紀(jì)末荷蘭科學(xué)家列文虎克親手磨出顯微鏡，首先觀察到單細(xì)胞生物，這是人類的第一次。
2014年10月8日，諾貝爾化學(xué)獎頒給了三名科學(xué)家，獎勵他們發(fā)展出超分辨熒光顯微鏡(Super-Resolved Fluorescence Microscopy)，把人的視野帶進(jìn)了納米級尺度中。
1897年，德國科學(xué)家費(fèi)迪南德·布勞恩(Karl Ferdinand Braun)發(fā)明世界上第一臺陰極射線管示波器。
20世紀(jì)40年代，1946年泰克(Tektronix)發(fā)明了世界上第一臺商用示波器Vollumscope，隨后在第二年又推出帶寬10MHz的觸發(fā)掃描示波器。
泰克在1948年的示波器廣告，當(dāng)時售價795美元/臺
熟悉電子的人，沒有不知道示波器的。這個東西的發(fā)明，大大推動了全球電子、通訊、自動化、軍事工業(yè)乃至消費(fèi)電子產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展。它的個頭通常不大，就像一臺電腦主機(jī)箱。但就是這樣一個小東西，也緊緊地卡著我們的脖子，阻礙著我們幾十個行業(yè)領(lǐng)域向更高水準(zhǔn)邁進(jìn)的腳步。
3、高端壟斷+禁售
示波器是用途十分廣泛的電子測量儀器。很多人對它并不陌生，在學(xué)校里就接觸過。
它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，能看到電流波形，能測電壓、頻率、時間、相位等，用在電路設(shè)計(jì)、數(shù)字通信、國防軍工等等幾乎所有電子相關(guān)行業(yè)，是實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)線里的標(biāo)配。
這個領(lǐng)域的全球市場，目前主要由幾家大型跨國公司主導(dǎo)：①美國的是德科技(Keysight)是無可爭辯的老大，2014年從安捷倫科技(Agilent)拆分出來；②安捷倫科技(Agilent)前身是由惠普公司(HP)在1999年拆分的。
是德科技目前最先進(jìn)的數(shù)字示波器Infiniium UXR系列帶寬范圍高達(dá)110GHz，采樣率256GSa/s，專為5G、毫米波、雷達(dá)和衛(wèi)星通信設(shè)計(jì)；它的自動化測試和設(shè)計(jì)軟件平臺，也專門服務(wù)于5G、物聯(lián)網(wǎng)和汽車電子等高科技領(lǐng)域。
什么概念呢？
帶寬表示示波器能準(zhǔn)確捕捉的最高頻率的信號，帶寬越高代表示波器能夠分析的高頻信號就越高，是示波器的核心參數(shù)。
采樣率越高，越能精確地再現(xiàn)高頻和快速變化的信號。
市場上一般將帶寬1GHz以下的視為經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品，主要用于教學(xué)和一般生產(chǎn)測試，通常幾千塊錢能買到。
1GHz~10GHz的為中端產(chǎn)品，是銷量最大的部分，在移動傳輸接口、USB TypeC接口等中等速度數(shù)據(jù)總線分析、車載網(wǎng)絡(luò)、WIFI測試、5G測試、消費(fèi)電子等領(lǐng)域都會大量使用。
10GHz以上就是高端產(chǎn)品了，一般只在高性能電路研發(fā)和前沿研究中才用得到，比如高端芯片研發(fā)、光通信網(wǎng)絡(luò)物理層測試、超寬帶信號分析和太赫茲系統(tǒng)測試等。
所以，重點(diǎn)來了，如果說研究高端芯片是橫跨太平洋，那么高端數(shù)字示波器就是賴以實(shí)現(xiàn)的艦船。
普源精電DS80000系列數(shù)字示波器
目前國內(nèi)參數(shù)上最先進(jìn)的DS80000系列示波器，最高帶寬也只有13GHz，40GSa/s的采樣率。
相差近十倍，我們在這方面和國際最先進(jìn)技術(shù)還有至少兩到三代的代差，而大部分其他廠商連5GHz帶寬都摸不到，正是因?yàn)橄碛羞@種技術(shù)優(yōu)勢，美國可以肆無忌憚地使出手段來打壓我們。
2018年以來，美國商務(wù)部通過工業(yè)和安全局(BIS)執(zhí)行《出口管理?xiàng)l例》(EAR)，在基礎(chǔ)技術(shù)和新興技術(shù)方面對中國嚴(yán)防死守。
2022年10月美國商務(wù)部又頒布了兩項(xiàng)出口管制條例，限制中國獲得先進(jìn)計(jì)算芯片、開發(fā)和維護(hù)超級計(jì)算機(jī)以及制造先進(jìn)半導(dǎo)體的能力。模塊化的模擬示波器、帶寬超過1GHz的非模塊化模擬示波器，單通道超過60GHz帶寬的實(shí)時示波器，都被列入其中。
一絲縫隙都不透出來。
4、曾經(jīng)的榮光
事實(shí)上，中國儀器產(chǎn)業(yè)也曾有輝煌的時刻。
上世紀(jì)50年代初，光學(xué)泰斗王大珩先生主導(dǎo)成立了中國科學(xué)院儀器館，即后來的長春光機(jī)所。
王大珩先生在英國留學(xué)期間，在1945年就發(fā)明了V-棱鏡精密折射率測定裝置，并將它成功轉(zhuǎn)化為商業(yè)儀器產(chǎn)品，在歐美得到廣泛應(yīng)用。
光學(xué)泰斗王大珩先生
1958年，長春光機(jī)所就以研制高精密光學(xué)儀器而聞名，所研制的“八大件”(中型電子顯微鏡等八種測量儀器)更是新中國成立初期中國儀器產(chǎn)業(yè)快速崛起的標(biāo)志。
20世紀(jì)60年代，隨著國際局勢的變化，長春光機(jī)所臨危受命，先后在紅外微光夜視、核爆與靶場光測設(shè)備、高空與空間偵察攝影、空間光學(xué)測試、高速相機(jī)、太陽模擬器等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破。
儀器儀表技術(shù)在那個困難年代還能艱難前行，緊跟世界步伐，卻在改革開放后黯然失色了。
一方面，這些老國營廠產(chǎn)品陳舊，缺少工程經(jīng)驗(yàn)和綜合服務(wù)體系，在改革開放后就顯得動作遲緩、沒有商業(yè)意識；另一方面，一部分國營單位改制，分散成眾多民營儀器小廠，在市場生存壓力下，創(chuàng)新幾乎停滯；彼時國外大量成熟先進(jìn)的儀器設(shè)備涌入國內(nèi)，迅速滿足了各行各業(yè)的需要。
相比之下，美國的是德科技、泰克科技、丹納赫，德國的羅德&施瓦茨，日本的安立公司，已經(jīng)有幾十年的市場經(jīng)驗(yàn)，他們產(chǎn)品過硬、質(zhì)量穩(wěn)定，功能更成熟，工程經(jīng)驗(yàn)豐富，服務(wù)體系完善。
他們還早早就和中國的科研單位、學(xué)校機(jī)構(gòu)展開了深入合作，通常會免費(fèi)捐贈產(chǎn)品、軟件，免費(fèi)培訓(xùn)教學(xué)，這一招非常狠毒-在學(xué)之用之的學(xué)生走上崗位后，這些品牌的產(chǎn)品就已經(jīng)成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成了業(yè)內(nèi)人士最趁手的工具。
就像Windows操作系統(tǒng)、Office辦公軟件、Autodesk和Adobe設(shè)計(jì)軟件，浸沒在整個生態(tài)里，習(xí)慣一旦養(yǎng)成，就很難再更改。
那如果要自己造呢？這是一個多學(xué)科交叉、多技術(shù)整合、多產(chǎn)業(yè)協(xié)同的行業(yè)，技術(shù)壁壘不是一般的高。
是德科技拿出了占營收16%的研發(fā)費(fèi)用來保持技術(shù)競爭力，2023年這個數(shù)字是8.82億美元，比我們國內(nèi)全部示波器廠家的總營收加起來都要多。
技術(shù)上的追趕看起來遙不可及。
2023年是德科技的營收是54.64億美元，卡了北大脖子的布魯克全球營收總量是29.6億美元。
國內(nèi)份額第一的國家隊(duì)企業(yè)中電科思儀科技股份有限公司，在此前招股書中披露的2021年?duì)I收也只有15.13億人民幣。這些數(shù)字，連國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)大廠的零頭都不到。研發(fā)投入高，市場容量小，后發(fā)者投入產(chǎn)出就顯得很不劃算。
在造不如買的影響下，國內(nèi)開始全面引進(jìn)技術(shù)。一些儀器廠被外資收購，一些改制成民營企業(yè)，自主科研逐漸邊緣化，隊(duì)伍也散了。
5、奮起直追
在北京做精密儀器儀表銷售代理的徐總，每天和各大院校、科研機(jī)構(gòu)的工程師泡在一起，深諳這個行業(yè)的用戶需求。
通常來說，出于操作習(xí)慣和“穩(wěn)妥可靠”的慣性考慮，客戶往往還是首選外資品牌。
但這兩年他也看到一個趨勢，包括普源精電科技股份有限公司、深圳市鼎陽科技股份有限公司、坤恒順維科技股份有限公司等國內(nèi)測量儀器企業(yè)，不僅靠品質(zhì)服務(wù)和超高性價比搶占了大批中低端市場，也在中高端產(chǎn)品方面躍躍欲試，產(chǎn)品迭代非常快，市場態(tài)度很積極。
對而難的事，不能不做，也不得不做。
國內(nèi)這幾年解決卡脖子、補(bǔ)短板，心情很急迫，政策力度也越來越大。除了從上到下的開通道、劃重點(diǎn)、圈課題、給扶持，也會要求國有單位在同等條件下優(yōu)先采購國產(chǎn)產(chǎn)品，推進(jìn)國產(chǎn)替代。同時，資本市場加速向?qū)＞匦缕髽I(yè)開放，民營戰(zhàn)隊(duì)中的鼎陽科技和坤恒順維都在2021年順利登陸科創(chuàng)板。
國產(chǎn)測量儀器儀表行業(yè)的民營企業(yè)中營收排在第一(上半年3.07億元)的國內(nèi)品牌普源精電也在2022年登陸科創(chuàng)板，市盈率目前超過80倍，長期看好。
不得不提到的國家隊(duì)領(lǐng)軍企業(yè)，是位于青島的中電科思儀科技股份有限公司，它身后是一個默默無聞卻實(shí)力爆棚的強(qiáng)悍隊(duì)伍。
當(dāng)年位于陜西鳳縣的1406研究所
1968年3月，國家在陜西鳳縣溫江寺公社興建了第1406研究所(超高頻電子器件測試設(shè)備研究所)，主要任務(wù)是負(fù)責(zé)研制測試超高頻電真空和微波半導(dǎo)體器件所需的測試設(shè)備、儀器、微波元件等。
這就是國之重器中國電科集團(tuán)第四十一所的前身。那個特殊年代里，三線工廠的條件有多艱苦，不必多說。
四十一所的開拓者們?yōu)槲覈娮訙y量領(lǐng)域的戰(zhàn)略科技力量，打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
1982年3月，經(jīng)第四機(jī)械工業(yè)部批準(zhǔn)，四十一所成建制分期分批遷入安徽省蚌埠市。這些創(chuàng)業(yè)者克服種種困難，經(jīng)過幾年的努力在淮河岸邊建成我國唯一的電子測量儀器研究所-華東電子測量儀器研究所。
到了1991年，四十一所又在山東青島建設(shè)分部，將微波/毫米波測試專業(yè)的重心轉(zhuǎn)移到這里。
以四十一所為基本盤組建的中電科思儀科技股份有限公司，在2020年增資改制，華為出資并占有8%的持股比例。在電子測量基礎(chǔ)理論和前沿技術(shù)研究，在計(jì)量、檢測技術(shù)研究服務(wù)和軍用裝備研制方面，這堪稱國家級戰(zhàn)略核心力量。
這里有一個人不得不提到，享受政府特殊津貼的總工程師年夫順，是中國電科首席科學(xué)家，他主持研制的測量技術(shù)解決了不只一項(xiàng)“卡脖子”的麻煩：我國第一到三代微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測頻覆蓋100kHz～110GHz，綜合性能達(dá)到了國際先進(jìn)技術(shù)水平；毫米波與太赫茲測量儀器，測頻覆蓋50GHz～1.1THz，綜合性能位列世界前二；構(gòu)建了國產(chǎn)化通用測量平臺，集成了材料、器件、天線、雷達(dá)散射截面等測量系統(tǒng)；解決了大型相控陣天線、隱身材料、隱身裝備、5G移動通信等測量難題；微波毫米波與太赫茲測量儀器關(guān)鍵核心部件研制，全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。
太牛了，致以崇高敬意！
年夫順
2012年，同在蚌埠的中國電科第四十所、四十一所實(shí)施“一體化”管理，整合科研成果，為“探月”、“北斗導(dǎo)航”、“深空探測”、“載人航天”等國家重大工程的推進(jìn)發(fā)揮了重要的基礎(chǔ)保障作用。
當(dāng)年美國商務(wù)部把華為列為頭號對手，美國人打壓日本東芝、法國阿爾斯通、德國西門子的戲碼似乎又要重演。可是任正非說，盡管華為面臨美國的制裁，但他并不認(rèn)為美國是敵人，而是應(yīng)該學(xué)習(xí)的對象。
測量儀器儀表是科學(xué)研究的前提，涉及眾多技術(shù)領(lǐng)域，需向各方學(xué)習(xí)，也需要大量關(guān)鍵人才，更需要產(chǎn)業(yè)上下游的協(xié)作努力。
新能源、半導(dǎo)體、智能硬件、電動汽車等等這些行業(yè)的突飛猛進(jìn)、更新?lián)Q代，也倒逼著上游科學(xué)儀器的進(jìn)步迭代，這樣廣闊的土壤里，中國企業(yè)實(shí)現(xiàn)突破似乎只是時間問題。
正像很多科技領(lǐng)域先輩一樣，我們需要的不是高昂的口號，而是一步步的追趕。
來源：正解局
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