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      測(cè)序儀和光刻機(jī)，作為生命科學(xué)與半導(dǎo)體領(lǐng)域的“國(guó)之重器”，其發(fā)展之路充滿艱辛與挑戰(zhàn)。從專利爭(zhēng)奪戰(zhàn)到科技冷戰(zhàn)，再到光學(xué)技術(shù)的精密支撐，每一步都凝聚著無(wú)數(shù)科研人員的心血與智慧。中科院長(zhǎng)春光機(jī)所作為光學(xué)技術(shù)的中流砥柱，以其卓越的科研實(shí)力和創(chuàng)新精神，為國(guó)產(chǎn)測(cè)序儀和光刻機(jī)的崛起提供了堅(jiān)實(shí)保障。在未來(lái)的科技競(jìng)爭(zhēng)中，我們期待更多的“國(guó)之重器”在光學(xué)技術(shù)的助力下，閃耀世界科技舞臺(tái)，為國(guó)家的繁榮與發(fā)展注入源源不斷的動(dòng)力。

測(cè)序儀和光刻機(jī)，分別是生命科學(xué)與半導(dǎo)體領(lǐng)域的兩大“國(guó)之重器”。

雖然它們的用途不同，一個(gè)幫我們破解生命的密碼，一個(gè)用來(lái)“畫(huà)”出手機(jī)和電腦里那些復(fù)雜到肉眼都看不見(jiàn)的芯片電路。但確實(shí)值得放在一起來(lái)說(shuō)說(shuō)，因?yàn)闇y(cè)序儀和光刻機(jī)有著戰(zhàn)略上的許多相似之處，而且它們背后有一個(gè)相同的幕后功臣。

首先，它們背后都有一場(chǎng)場(chǎng)激烈的專利爭(zhēng)奪戰(zhàn)，核心就是搶占技術(shù)制高點(diǎn)。

基因測(cè)序技術(shù)從第一代到如今的高通量測(cè)序，專利戰(zhàn)幾乎貫穿整個(gè)發(fā)展史。以二代測(cè)序?yàn)槔?000年代，兩大巨頭Illumina和Life Tech展開(kāi)了激烈競(jìng)爭(zhēng)。Illumina的“邊合成邊測(cè)序”技術(shù)和Life Tech的半導(dǎo)體測(cè)序技術(shù)，都通過(guò)專利布局拼命圈地。它們互相起訴，官司打了幾年，最后以和解收?qǐng)?。專利?zhàn)的目的不只是保護(hù)技術(shù)，更是為了壟斷市場(chǎng)。像Illumina一度占據(jù)全球測(cè)序市場(chǎng)70%以上的份額，靠的就是專利“護(hù)城河”。    

后來(lái)者如中國(guó)的華大智造，另辟蹊徑搞自主研發(fā)，試圖避開(kāi)專利雷區(qū)，也依然免不了在2019年開(kāi)始被Illumina起訴，盡管訴訟最終達(dá)成和解，Illumina其后又開(kāi)始加大游說(shuō)力度，使美國(guó)國(guó)會(huì)進(jìn)一步通過(guò)法案限制華大等中國(guó)公司，直至中國(guó)商務(wù)部今年的反擊，在隱忍多年后，給出了對(duì)Illumina禁止進(jìn)口到中國(guó)的裁決。

光刻機(jī)的專利戰(zhàn)更像是一場(chǎng)“光學(xué)霸權(quán)”爭(zhēng)奪戰(zhàn)。荷蘭ASML是當(dāng)今光刻機(jī)領(lǐng)域的絕對(duì)霸主，但它的崛起背后也有專利博弈。尼康和ASML曾在浸潤(rùn)式光刻技術(shù)上爆發(fā)專利糾紛，雙方在美國(guó)、日本等地提起多起訴訟。后來(lái)，由于EUV技術(shù)的專利壁壘太高，加上美國(guó)的技術(shù)授權(quán)限制，日本廠商逐漸退出競(jìng)爭(zhēng)。

其次，測(cè)序儀和光刻機(jī)都深深卷入了近年來(lái)的科技冷戰(zhàn)，貿(mào)易摩擦直接影響了它們的全球供應(yīng)鏈和市場(chǎng)布局。

測(cè)序儀的貿(mào)易摩擦更多圍繞數(shù)據(jù)安全和生物安全。基因數(shù)據(jù)被認(rèn)為是戰(zhàn)略資源，美國(guó)對(duì)中國(guó)測(cè)序企業(yè)的關(guān)注從2010年代就開(kāi)始了。無(wú)論是“實(shí)體清單”還是《生物安全法》，這些摩擦表面是貿(mào)易問(wèn)題，背后是對(duì)基因科技主導(dǎo)權(quán)的爭(zhēng)奪。

而光刻機(jī)的貿(mào)易摩擦簡(jiǎn)直就是科技冷戰(zhàn)的縮影。美國(guó)從2018年起，通過(guò)出口管制法案（ECRA）和“實(shí)體清單”，限制ASML向中國(guó)出售EUV光刻機(jī)。2020年，美國(guó)進(jìn)一步施壓荷蘭政府，禁止ASML向中國(guó)出口高端設(shè)備，理由是“國(guó)家安全”。

更重要的是，測(cè)序儀和光刻機(jī)在戰(zhàn)略上的重要性，怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)。它們不只是設(shè)備，更是科技主權(quán)的象征。

基因測(cè)序被認(rèn)為是未來(lái)醫(yī)療、農(nóng)業(yè)甚至國(guó)防的基石。掌握測(cè)序技術(shù)，等于握住了生物科技的“鑰匙”。大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)中，誰(shuí)能快速、低成本地測(cè)出基因序列，誰(shuí)就能在精準(zhǔn)醫(yī)療、生物武器防御上占先機(jī)。比如，美國(guó)通過(guò)Illumina等企業(yè)，試圖主導(dǎo)全球基因數(shù)據(jù)庫(kù)，掌控?cái)?shù)據(jù)話語(yǔ)權(quán)。中國(guó)則靠華大智造等公司，力爭(zhēng)在測(cè)序設(shè)備和數(shù)據(jù)分析上實(shí)現(xiàn)自主可控，避免基因資源外流。這種競(jìng)爭(zhēng)表面是技術(shù)，實(shí)則是對(duì)未來(lái)生命科技制高點(diǎn)的爭(zhēng)奪。   

光刻機(jī)是芯片制造的核心，直接決定了芯片性能和產(chǎn)量?，F(xiàn)代社會(huì)，從手機(jī)到導(dǎo)彈，幾乎啥都離不開(kāi)芯片。所以，光刻機(jī)的戰(zhàn)略地位簡(jiǎn)直是“工業(yè)命脈”。目前，ASML的EUV光刻機(jī)全球獨(dú)一份，美國(guó)通過(guò)控制ASML，間接掐住了全球芯片供應(yīng)鏈的脖子。中國(guó)要發(fā)展高端芯片，必須突破光刻機(jī)技術(shù)，否則只能在低端市場(chǎng)打轉(zhuǎn)。

測(cè)序儀決定生物科技的未來(lái)話語(yǔ)權(quán)，光刻機(jī)掌控信息科技的命根子，兩者都是大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)中“誰(shuí)也輸不起”的賽道。

而更巧的是，這兩件神器背后，有個(gè)共同的“大功臣”——精密的光學(xué)技術(shù)。

先來(lái)說(shuō)說(shuō)測(cè)序儀，簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，它就是一臺(tái)“讀”DNA的機(jī)器。想象DNA像一串長(zhǎng)長(zhǎng)的字母鏈，上面寫滿了A、T、C、G這些“密碼”。測(cè)序儀先把DNA剪成小段，復(fù)制很多份，然后粘在一個(gè)小芯片上。接著，它用一種帶熒光“標(biāo)簽”的化學(xué)物質(zhì)，像是給每個(gè)字母點(diǎn)上彩色小燈。激光一照，這些小燈就亮起來(lái)，不同字母亮不同顏色，儀器里的相機(jī)“咔嚓”一拍，把這些光信號(hào)記下來(lái)。電腦再把這些彩色信號(hào)翻譯成字母，拼出一長(zhǎng)串DNA序列。這過(guò)程就像是用燈和相機(jī)把生命密碼一行行“拍”下來(lái)，變成我們能讀懂的東西。    

再來(lái)看光刻機(jī)，它是造芯片的“大手藝人”。芯片上那些細(xì)得連用顯微鏡都看起來(lái)費(fèi)勁的電路，就是光刻機(jī)“畫(huà)”出來(lái)的。它的原理有點(diǎn)像老式幻燈片投影儀：先有個(gè)光源，射出特別強(qiáng)的光，比如深紫外光或者極紫外光；光透過(guò)一個(gè)刻著電路圖案的“模板”（專業(yè)名叫掩模），再通過(guò)一堆精密透鏡，把圖案縮小，投到涂了感光膠的硅片上。感光膠被光一照，性質(zhì)就變了，之后再用化學(xué)方法“洗”掉一部分，留下電路的形狀，最后再刻一層層，疊出一個(gè)完整的芯片。整個(gè)過(guò)程就像是用光在硅片上“印”藍(lán)圖，細(xì)到幾納米，比頭發(fā)絲還薄幾萬(wàn)倍。

測(cè)序儀和光刻機(jī)雖然干的活兒完全不同，但它們都離不開(kāi)光學(xué)技術(shù)。比如，兩者都需要特別精準(zhǔn)的透鏡，測(cè)序儀得靠它清楚地“拍”下微弱的熒光信號(hào)，光刻機(jī)得用它把電路圖案縮到納米級(jí)還不能走樣。它們還都得用上穩(wěn)定的激光，光刻機(jī)用激光“畫(huà)”線，測(cè)序儀用激光“點(diǎn)亮”DNA信號(hào)。還有，測(cè)序儀和光刻機(jī)都得有靈敏的相機(jī)或者探測(cè)器，專門捕捉光信號(hào)，測(cè)序儀用它看熒光顏色，光刻機(jī)用它檢查圖案有沒(méi)有偏差?？傊?，光學(xué)系統(tǒng)在這兩臺(tái)機(jī)器里，就像是它們的“眼睛”和“手”，得又準(zhǔn)又穩(wěn)。    

說(shuō)到光學(xué)技術(shù)的硬核支持，國(guó)內(nèi)有個(gè)地方不得不提——中科院長(zhǎng)春光機(jī)所。

中科院長(zhǎng)春光機(jī)所，全名叫中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，是個(gè)在光學(xué)領(lǐng)域響當(dāng)當(dāng)?shù)牡胤剑?hào)稱“中國(guó)光學(xué)的搖籃”。

長(zhǎng)春光機(jī)所的故事得從1952年說(shuō)起。那時(shí)候新中國(guó)剛成立沒(méi)幾年，科技基礎(chǔ)還很薄弱，國(guó)家急需搞科研的地方。1952年，在吉林長(zhǎng)春，一群科學(xué)家和工人一起收拾出一片地兒，準(zhǔn)備建個(gè)研究所，這就是長(zhǎng)春光機(jī)所的前身——中國(guó)科學(xué)院儀器館。當(dāng)時(shí)的條件可沒(méi)現(xiàn)在這么好，科學(xué)家們自己動(dòng)手平地、填坑，硬是把這地方建起來(lái)了。    

研究所的創(chuàng)始人之一是王大珩院士，他可是中國(guó)光學(xué)界的“大?！薄Ｔ谒膸ьI(lǐng)下，長(zhǎng)春光機(jī)所從一開(kāi)始就瞄準(zhǔn)了光學(xué)和精密機(jī)械，目標(biāo)是為國(guó)家的工業(yè)和國(guó)防搞出點(diǎn)真家伙。1950年代到1960年代，長(zhǎng)春光機(jī)所參與了不少大事兒，比如“兩彈一星”工程，他們?cè)斐隽烁呔鹊墓鈱W(xué)儀器，幫著導(dǎo)彈和衛(wèi)星瞄準(zhǔn)目標(biāo)，立了大功。

1999年，長(zhǎng)春光機(jī)所和長(zhǎng)春物理所合并，成了現(xiàn)在的樣子。從建所到今天，70多年過(guò)去，長(zhǎng)春光機(jī)所一直是國(guó)內(nèi)光學(xué)研究的“頂梁柱”，創(chuàng)造了一堆“中國(guó)第一”：第一臺(tái)紅寶石激光器、第一臺(tái)大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、第一套導(dǎo)彈光學(xué)制導(dǎo)系統(tǒng)……這些成果聽(tīng)著就挺牛，實(shí)際也真挺牛。    

長(zhǎng)春光機(jī)所在光學(xué)和精密機(jī)械領(lǐng)域攢了不少絕活兒。

長(zhǎng)春光機(jī)所最擅長(zhǎng)的就是造各種能“看”東西的儀器。他們搞出了很多高精度的光學(xué)設(shè)備，比如大口徑望遠(yuǎn)鏡，能看得比誰(shuí)都遠(yuǎn)，裝在衛(wèi)星上能拍地球的“高清寫真”。還有顯微鏡，能看到細(xì)胞甚至更小的玩意兒。這些技術(shù)不光用在科研上，還用在工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)療設(shè)備里，幫著醫(yī)生看清楚病人體內(nèi)的“小毛病”。

說(shuō)到激光，長(zhǎng)春光機(jī)所可是國(guó)內(nèi)的“老前輩”。他們1960年代就搞出了中國(guó)第一臺(tái)紅寶石激光器，后來(lái)又研發(fā)了一堆更厲害的激光設(shè)備?，F(xiàn)在，他們的激光技術(shù)用在各種地方：工業(yè)上能切金屬跟切豆腐似的，醫(yī)學(xué)上能拿來(lái)做手術(shù)，連國(guó)防上都能用來(lái)搞激光武器或者精確制導(dǎo)?？傊す膺@塊，他們玩得挺溜。

長(zhǎng)春光機(jī)所在空間光學(xué)上也有一手。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是給衛(wèi)星、飛船裝上能看清東西的“眼睛”。比如“嫦娥”探月工程、“神舟”飛船上的一些光學(xué)設(shè)備，就有他們的手筆。他們?cè)斓男禽d相機(jī)，能從幾百公里外拍地面，假如排除大氣干擾等限制，連車牌號(hào)都能看清。這些技術(shù)直接幫國(guó)家在航天領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟。

除了光學(xué)，長(zhǎng)春光機(jī)所還特別擅長(zhǎng)精密機(jī)械。啥叫精密？就是細(xì)到你想象不到的地步。他們能造出誤差不到1納米的零件（1納米等于10億分之一米），這種精度在造光刻機(jī)、測(cè)序儀這些高精設(shè)備時(shí)特別關(guān)鍵。他們還搞過(guò)不少機(jī)械手、自動(dòng)化設(shè)備，幫工廠把生產(chǎn)效率提上來(lái)。

光電探測(cè)是長(zhǎng)春光機(jī)所的另一大強(qiáng)項(xiàng)。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是能抓住光信號(hào)，轉(zhuǎn)成電信號(hào)，再分析出來(lái)。他們做的高靈敏度探測(cè)器，能捕捉到特別微弱的光，比如測(cè)序儀里用的CMOS傳感器，能“看”到DNA發(fā)出的熒光信號(hào)。這些技術(shù)在基因測(cè)序、夜視儀、遙感衛(wèi)星上都有大用處。

長(zhǎng)春光機(jī)所的技術(shù)可不只是“高冷”的實(shí)驗(yàn)室玩意兒，他們特別會(huì)把技術(shù)變成真能用的東西。早年主要是給國(guó)防干活，幫著造導(dǎo)彈、衛(wèi)星的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)。后來(lái)慢慢轉(zhuǎn)到民用領(lǐng)域，比如幫著企業(yè)造醫(yī)療儀器、工業(yè)激光設(shè)備，還跟華大智造、國(guó)望光學(xué)這些公司合作，把光學(xué)技術(shù)用在基因測(cè)序和芯片制造上。

比如光刻機(jī)的光源系統(tǒng)，難度特別大，尤其是極紫外光源，波長(zhǎng)短到只有13.5納米，還得功率高、穩(wěn)定性好。長(zhǎng)春光機(jī)所就在這方面使勁鉆研，搞出了超平整的反射鏡和平面鏡，平到誤差不到1納米，幫國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)光源系統(tǒng)打下了基礎(chǔ)。他們還在深紫外光源的穩(wěn)定性上下了狠功夫，讓國(guó)產(chǎn)設(shè)備少走不少?gòu)澛贰?

還有個(gè)厲害的，就是高端CMOS相機(jī)芯片，這種芯片在測(cè)序儀和光刻機(jī)里都少不了。測(cè)序儀用它拍熒光信號(hào)，光刻機(jī)用它檢查對(duì)準(zhǔn)誤差。長(zhǎng)春光機(jī)所開(kāi)發(fā)的高性能CMOS芯片，特別靈敏，還不容易受干擾，幫測(cè)序儀看清微弱的光，也讓光刻機(jī)的對(duì)準(zhǔn)更準(zhǔn)。這些技術(shù)可不是光在實(shí)驗(yàn)室里玩，他們還和企業(yè)合作，把成果變成了真能用的東西。

比如說(shuō)，長(zhǎng)春光機(jī)所他們和華大智造合作，這家企業(yè)是國(guó)內(nèi)基因測(cè)序的“大?！薄ＨA大智造的高通量測(cè)序儀對(duì)光學(xué)要求特別高，長(zhǎng)春光機(jī)所就幫他們弄了高精度的鏡頭和激光系統(tǒng)，讓設(shè)備性能直追國(guó)際水平。再比如和國(guó)望光學(xué)的合作，國(guó)望是搞高端光學(xué)元件的，他們一起攻關(guān)光刻機(jī)用的曝光光學(xué)系統(tǒng)，搞出了面向28納米工藝的設(shè)備，填了國(guó)內(nèi)空白。通過(guò)這些產(chǎn)學(xué)研合作，長(zhǎng)春光機(jī)所直接讓許多國(guó)產(chǎn)設(shè)備硬氣了不少。

長(zhǎng)春光機(jī)所還特別擅長(zhǎng)把技術(shù)變成產(chǎn)品。他們的高精度光學(xué)加工技術(shù)，已經(jīng)用在國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)和測(cè)序儀的核心零件上了，激光技術(shù)也用到了各種精密制造里。這些成果不僅讓國(guó)內(nèi)企業(yè)少花冤枉錢買進(jìn)口貨，還拉動(dòng)了一整條產(chǎn)業(yè)鏈?？梢哉f(shuō)，長(zhǎng)春光機(jī)所在光學(xué)這塊，給“專精特新”四個(gè)字做了個(gè)硬核注解。

測(cè)序儀和光刻機(jī)這兩件“國(guó)之重器”，背后都站著光學(xué)技術(shù)這么個(gè)“超級(jí)英雄”。而長(zhǎng)春光機(jī)所就像是給英雄打造裝備的“大匠”，從實(shí)驗(yàn)室到工廠，從技術(shù)到產(chǎn)品，一步步讓中國(guó)在這兩大賽道上站得更穩(wěn)，走得更遠(yuǎn)。在未來(lái)的科技競(jìng)爭(zhēng)中，我們期待更多的“國(guó)之重器”在光學(xué)技術(shù)的助力下，閃耀世界科技舞臺(tái)，為國(guó)家的繁榮與發(fā)展注入源源不斷的動(dòng)力。    

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