(作者:李沛)2月21日,總書記就加強基礎(chǔ)研究做出重要指示,要打好科技儀器設(shè)備、操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件國產(chǎn)化攻堅戰(zhàn),鼓勵科研機構(gòu)、高校同企業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān),提升國產(chǎn)化替代水平和應(yīng)用規(guī)模,爭取早日實現(xiàn)用我國自主的研究平臺、儀器設(shè)備來解決重大基礎(chǔ)研究問題。
儀器設(shè)備領(lǐng)域的自主可控,一時間引起各界廣泛關(guān)注。無論從構(gòu)建新發(fā)展格局的長遠需要,還是當下應(yīng)對外部“卡脖子”風(fēng)險的角度看,儀器設(shè)備攻堅戰(zhàn)都勢在必行,而在這一重大“戰(zhàn)役”中,本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)必將承擔(dān)極其重要的使命。
壹引其綱,萬目皆張
當前,高端儀器設(shè)備如電子顯微鏡、質(zhì)譜/色譜/光譜儀、CT斷層掃描儀、X射線斷層儀等整機及其關(guān)鍵原材料、零部件供應(yīng)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(guān)地區(qū)基礎(chǔ)科學(xué)研究能力的折射。許多今天應(yīng)用廣泛的儀器設(shè)備,追根溯源,往往是各個大學(xué)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(chǎn)物,歐美學(xué)術(shù)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)??萍际芳褺rian Cathcart就曾記述二十世紀前期劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室的氛圍,指出“無論在這個領(lǐng)域知道些什么,不管是技術(shù)、設(shè)備、數(shù)學(xué)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(xué)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(chǔ)工業(yè)能力,又能夠與核心創(chuàng)新緊密結(jié)合,逐漸將其迭代為商業(yè)產(chǎn)品,NI、力科(LeCroy)等皆為經(jīng)典案例,而歷經(jīng)數(shù)十年發(fā)展,歐美儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)早已形成科學(xué)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(shè)備領(lǐng)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(lǐng)先地位,美國多年來也十分積極地利用單邊、多邊技術(shù)管制體系控制相關(guān)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(xué)習(xí)EAR管制物項技術(shù)知識,也必須申請商務(wù)部審批許可,歷年向美商務(wù)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(lǐng)域人員、貿(mào)易往來的“精準調(diào)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(shù)的跟蹤研仿,“重新發(fā)明輪子”,明顯延緩了相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)儀器的研制速度。盡管歷經(jīng)攻關(guān),不少關(guān)鍵儀器設(shè)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(chǎn)儀器設(shè)備應(yīng)用規(guī)模也不盡人意,中高端儀器設(shè)備仍然大量依賴進口,例如海關(guān)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(mào)易逆差則達到22億美元。
值得注意的是,盡管各類儀器設(shè)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(zhuǎn)換后才能供人類記錄、分析,因此高性能的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng),可以說是儀器設(shè)備產(chǎn)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(xué)、光學(xué)等基礎(chǔ)工業(yè)取得長足進步的背景下,高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片(ADC)、FPGA芯片等儀器設(shè)備的“短板”也已益發(fā)凸顯,在這一領(lǐng)域,我國半導(dǎo)體產(chǎn)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(shè)備自立自強具有“綱舉目張”的重大價值。
(鼎陽科技:突破技術(shù)壁壘 邁進通用電子測試測量儀器高端領(lǐng)域)