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测序仪和光刻(ke)机，作为生命迷(mi)信(xin)与(yu)半导体(ti)领域的“国之重器”，其发展之路充斥(chi)艰辛与(yu)挑衅。从专利争夺战到科技(ji)暗斗(dou)，再到光学技(ji)术(shu)的精密支撑，每一步都凝聚着无数科研职员的血汗与(yu)智慧(hui)。中科院长(chang)春(chun)光机所作为光学技(ji)术(shu)的中流(liu)砥柱，以其卓越的科研实力和创新精神，为国产测序仪和光刻(ke)机的崛起提供了坚实保证。在未来的科技(ji)合作中，我们期待更多的“国之重器”在光学技(ji)术(shu)的助(zhu)力下，闪耀天(tian)下科技(ji)舞(wu)台，为国家的繁荣与(yu)发展注入络绎不绝的动力。
测序仪和光刻(ke)机，作为生命迷(mi)信(xin)与(yu)半导体(ti)领域的“国之重器”，其发展之路充斥(chi)艰辛与(yu)挑衅。从专利争夺战到科技(ji)暗斗(dou)，再到光学技(ji)术(shu)的精密支撑，每一步都凝聚着无数科研职员的血汗与(yu)智慧(hui)。中科院长(chang)春(chun)光机所作为光学技(ji)术(shu)的中流(liu)砥柱，以其卓越的科研实力和创新精神，为国产测序仪和光刻(ke)机的崛起提供了坚实保证。在未来的科技(ji)合作中，我们期待更多的“国之重器”在光学技(ji)术(shu)的助(zhu)力下，闪耀天(tian)下科技(ji)舞(wu)台，为国家的繁荣与(yu)发展注入络绎不绝的动力。
测序仪和光刻(ke)机，离别(bie)是生命迷(mi)信(xin)与(yu)半导体(ti)领域的两大“国之重器”。
虽然它(ta)们的用途不同，一个帮我们破(po)解生命的密码(ma)，一个用来“画”出手(shou)机和电脑里那些庞大到肉眼都看不见的芯片电路。但确切值得放(fang)在一起来讲说，因为测序仪和光刻(ke)机有着计(ji)谋(mou)上的许多相似之处，而(er)且它(ta)们背后有一个相同的幕后元勋。
首先，它(ta)们背后都有一场(chang)场(chang)猛烈的专利争夺战，核心就是抢占技(ji)术(shu)制高点。
基(ji)因测序技(ji)术(shu)从第一代到如(ru)今的高通量测序，专利战几乎贯穿整个发展史。以二(er)代测序为例，2000年(nian)代，两大巨头Illumina和Life Tech展开了猛烈合作。Illumina的“边合成边测序”技(ji)术(shu)和Life Tech的半导体(ti)测序技(ji)术(shu)，都经过(guo)专利结(jie)构拼命圈地。它(ta)们互相起诉，官司打了几年(nian)，最后以和解收(shou)场(chang)。专利战的目标不只是保护(hu)技(ji)术(shu)，更是为了把持市场(chang)。像Illumina一度占据(ju)全球测序市场(chang)70%以上的份额，靠的就是专利“护(hu)城河”。
后来者如(ru)中国的华大智造，另辟门路搞自立研发，试图避开专利雷区，也依然免不了在2019年(nian)开始被Illumina起诉，尽管诉讼最终达成和解，Illumina其后又开始加大游说力度，使(shi)美国国会(hui)进一步经过(guo)法案(an)限制华大等中国公司，直至中国商(shang)务部本年(nian)的回击，在隐忍多年(nian)后，给出了对Illumina禁止进口(kou)到中国的裁决。
光刻(ke)机的专利战更像是一场(chang)“光学霸权”争夺战。荷兰ASML是当今光刻(ke)机领域的相对霸主，但它(ta)的崛起背后也有专利博弈。尼康和ASML曾在浸润式光刻(ke)技(ji)术(shu)上爆发专利胶葛(ge)，双方在美国、日本等地提起多起诉讼。后来，因为EUV技(ji)术(shu)的专利壁垒太(tai)高，加上美国的技(ji)术(shu)授权限制，日本厂商(shang)逐渐加入合作。
其次，测序仪和光刻(ke)机都深深卷入了近年(nian)来的科技(ji)暗斗(dou)，商(shang)业摩擦间接影(ying)响了它(ta)们的全球供应链和市场(chang)结(jie)构。
测序仪的商(shang)业摩擦更多盘绕数据(ju)平安和生物平安。基(ji)因数据(ju)被认为是计(ji)谋(mou)资源(yuan)，美国对中国测序企业的关注从2010年(nian)代就开始了。无论是“实体(ti)清单”还是《生物平安法》，这些摩擦表面是商(shang)业问题，背后是对基(ji)因科技(ji)主导权的争夺。
而(er)光刻(ke)机的商(shang)业摩擦的确就是科技(ji)暗斗(dou)的缩影(ying)。美国从2018年(nian)起，经过(guo)出口(kou)管束法案(an)（ECRA）和“实体(ti)清单”，限制ASML向中国出售EUV光刻(ke)机。2020年(nian)，美国进一步施压荷兰政府，禁止ASML向中国出口(kou)高端设备，理(li)由是“国家平安”。
更重要的是，测序仪和光刻(ke)机在计(ji)谋(mou)上的重要性，怎(zen)么强调都不为过(guo)。它(ta)们不只是设备，更是科技(ji)主权的意味。
基(ji)因测序被认为是未来医疗、农业甚至国防的基(ji)石。掌(zhang)握测序技(ji)术(shu)，即是握住了生物科技(ji)的“钥匙”。大国合作中，谁能快(kuai)速、低成本地测出基(ji)因序列，谁就能在精准医疗、生物武器防备上占先机。比如(ru)，美国经过(guo)Illumina等企业，试图主导全球基(ji)因数据(ju)库(ku)，掌(zhang)控数据(ju)话语权。中国则靠华大智造等公司，力争在测序设备和数据(ju)分析上实现自立可(ke)控，避免基(ji)因资源(yuan)外(wai)流(liu)。这种合作表面是技(ji)术(shu)，实则是对未来生命科技(ji)制高点的争夺。
光刻(ke)机是芯片制造的核心，间接决意了芯片性能和产量。现代社会(hui)，从手(shou)机到导弹，几乎啥都离不开芯片。以是，光刻(ke)机的计(ji)谋(mou)职位的确是“工业命根子”。目前，ASML的EUV光刻(ke)机全球独一份，美国经过(guo)控制ASML，间接掐住了全球芯片供应链的脖子。中国要发展高端芯片，必须突破(po)光刻(ke)机技(ji)术(shu)，不然只能在低端市场(chang)打转。
测序仪决意生物科技(ji)的未来话语权，光刻(ke)机掌(zhang)控信(xin)息科技(ji)的命根子，两者都是大国合作中“谁也输不起”的赛道。
而(er)更巧的是，这两件神器背后，有个共同的“大元勋”——精密的光学技(ji)术(shu)。
先来讲说测序仪，简单点说，它(ta)就是一台“读”DNA的机器。设想DNA像一串长(chang)长(chang)的字母链，下面写满了A、T、C、G这些“密码(ma)”。测序仪先把DNA剪(jian)成小段，复制很多份，然后粘在一个小芯片上。接着，它(ta)用一种带(dai)荧(ying)光“标签”的化(hua)学物质，像是给每一个字母点上黑色小灯。激光一照，这些小灯就亮起来，不同字母亮不同色彩(cai)，仪器里的相机“咔嚓”一拍，把这些光信(xin)号记上去。电脑再把这些黑色信(xin)号翻译成字母，拼出一长(chang)串DNA序列。这过(guo)程就像是用灯和相机把生命密码(ma)一行行“拍”上去，变成我们能读懂的东西。
再来看光刻(ke)机，它(ta)是造芯片的“大手(shou)艺(yi)人”。芯片上那些细得连用显微镜都看起来费劲的电路，就是光刻(ke)机“画”出来的。它(ta)的原理(li)有点像老(lao)式幻灯片投影(ying)仪：先有个光源(yuan)，射出特别(bie)强的光，比如(ru)深紫(zi)外(wai)光大概极紫(zi)外(wai)光；光透过(guo)一个刻(ke)着电路图案(an)的“模(mo)板”（专业名(ming)叫掩模(mo)），再经过(guo)一堆精密透镜，把图案(an)缩小，投到涂(tu)了感(gan)光胶的硅片上。感(gan)光胶被光一照，性质就变了，之后再用化(hua)学方法“洗(xi)”失落一部分，留下电路的形状，最后再刻(ke)一层层，叠出一个完(wan)整的芯片。整个过(guo)程就像是用光在硅片上“印”蓝图，细到几纳米，比头发丝还薄几万(wan)倍。
测序仪和光刻(ke)机虽然干(gan)的活(huo)儿完(wan)全不同，但它(ta)们都离不开光学技(ji)术(shu)。比如(ru)，两者都需(xu)要特别(bie)精准的透镜，测序仪得靠它(ta)清楚地“拍”下微弱的荧(ying)光信(xin)号，光刻(ke)机得用它(ta)把电路图案(an)缩到纳米级(ji)还不克不及走样。它(ta)们还都得用上稳定的激光，光刻(ke)机用激光“画”线，测序仪用激光“点亮”DNA信(xin)号。还有，测序仪和光刻(ke)机都得有灵敏的相机大概探测器，专门捕获光信(xin)号，测序仪用它(ta)看荧(ying)光色彩(cai)，光刻(ke)机用它(ta)检查图案(an)有没有偏偏差。总之，光学系统(tong)在这两台机器里，就像是它(ta)们的“眼睛”和“手(shou)”，得又准又稳。
说到光学技(ji)术(shu)的硬核支持，海内(nei)有个地方不得不提——中科院长(chang)春(chun)光机所。
中科院长(chang)春(chun)光机所，全名(ming)叫中国迷(mi)信(xin)院长(chang)春(chun)光学精密机械与(yu)物理(li)研讨所，是个在光学领域响当当的地方，号称“中国光学的摇篮”。
长(chang)春(chun)光机所的故事得从1952年(nian)提及。当时候新中国刚建立没几年(nian)，科技(ji)基(ji)础(chu)还很薄弱，国家急需(xu)搞科研的地方。1952年(nian)，在吉林长(chang)春(chun)，一群迷(mi)信(xin)家和工人一起收(shou)拾(shi)出一片地儿，准备建个研讨所，这就是长(chang)春(chun)光机所的前身——中国迷(mi)信(xin)院仪器馆。当时的条件可(ke)没现在这么好，迷(mi)信(xin)家们自己动手(shou)平地、填(tian)坑，硬是把这地方建起来了。
研讨所的创始人之一是王大珩(hang)院士，他可(ke)是中国光学界的“大牛”。在他的领导下，长(chang)春(chun)光机所从一开始就瞄准了光学和精密机械，目标是为国家的工业和国防搞出点真家伙。1950年(nian)代到1960年(nian)代，长(chang)春(chun)光机所参与(yu)了不少大事儿，比如(ru)“两弹一星”工程，他们造出了高精度的光学仪器，帮着导弹和卫星瞄准目标，立了大功。
1999年(nian)，长(chang)春(chun)光机所和长(chang)春(chun)物理(li)所合并，成了现在的模(mo)样。从建所到今天(tian)，70多年(nian)过(guo)去，长(chang)春(chun)光机所不停是海内(nei)光学研讨的“顶梁柱”，创造了一堆“中国第一”：第一台红宝(bao)石激光器、第一台大口(kou)径光学望远镜、第一套导弹光学制导系统(tong)……这些成果听(ting)着就挺(ting)牛，实际也真挺(ting)牛。
长(chang)春(chun)光机所在光学和精密机械领域攒了不少绝活(huo)儿。
长(chang)春(chun)光机所最擅长(chang)的就是造各种能“看”东西的仪器。他们搞出了很多高精度的光学设备，比如(ru)大口(kou)径望远镜，能看得比谁都远，装在卫星上能拍地球的“高清写真”。还有显微镜，能看到细胞甚至更小的玩意儿。这些技(ji)术(shu)不光用在科研上，还用在工业检测、医疗设备里，帮着医生看清楚病人体(ti)内(nei)的“小偏偏差”。
说到激光，长(chang)春(chun)光机所可(ke)是海内(nei)的“老(lao)前辈”。他们1960年(nian)代就搞出了中国第一台红宝(bao)石激光器，后来又研发了一堆更厉害的激光设备。现在，他们的激光技(ji)术(shu)用在各种地方：工业上能切金属跟切豆腐似的，医学上能拿来做手(shou)术(shu)，连国防上都能用来搞激光武器大概精确制导。总之，激光这块(kuai)，他们玩得挺(ting)溜。
长(chang)春(chun)光机所在空间光学上也有一手(shou)。简单说，就是给卫星、飞船装上能看清东西的“眼睛”。比如(ru)“嫦娥(e)”探月工程、“神舟”飞船上的一些光学设备，就有他们的手(shou)笔。他们造的星载相机，能从几百公里外(wai)拍地面，假如(ru)清除大气干(gan)扰等限制，连车商(shang)标都能看清。这些技(ji)术(shu)间接帮国家在航天(tian)领域站稳了脚跟。
除了光学，长(chang)春(chun)光机所还特别(bie)擅长(chang)精密机械。啥叫精密？就是细到你设想不到的地步。他们能造出误差不到1纳米的零件（1纳米即是10亿分之一米），这种精度在造光刻(ke)机、测序仪这些高精设备时特别(bie)关键。他们还搞过(guo)不少机械手(shou)、自动化(hua)设备，帮工厂把生产效率提上来。
光电探测是长(chang)春(chun)光机所的另一大强项(xiang)。简单说，就是能抓住光信(xin)号，转成电信(xin)号，再分析出来。他们做的高灵敏度探测器，能捕获到特别(bie)微弱的光，比如(ru)测序仪里用的CMOS传感(gan)器，能“看”到DNA发出的荧(ying)光信(xin)号。这些技(ji)术(shu)在基(ji)因测序、夜(ye)视仪、遥(yao)感(gan)卫星上都有大用处。
长(chang)春(chun)光机所的技(ji)术(shu)可(ke)不只是“高冷”的实验室玩意儿，他们特别(bie)会(hui)把技(ji)术(shu)变成真能用的东西。早年(nian)首如(ru)果给国防干(gan)活(huo)，帮着造导弹、卫星的瞄准系统(tong)。后来慢慢转到民用领域，比如(ru)帮着企业造医疗仪器、工业激光设备，还跟华大智造、国望光学这些公司合作，把光学技(ji)术(shu)用在基(ji)因测序和芯片制造上。
比如(ru)光刻(ke)机的光源(yuan)系统(tong)，难度特别(bie)大，尤其是极紫(zi)外(wai)光源(yuan)，波长(chang)短到只有13.5纳米，还得功率高、稳定性好。长(chang)春(chun)光机所就在这方面使(shi)劲钻研，搞出了超平坦的反(fan)射镜和平面镜，平到误差不到1纳米，帮国产光刻(ke)机光源(yuan)系统(tong)打下了基(ji)础(chu)。他们还在深紫(zi)外(wai)光源(yuan)的稳定性上下了狠功夫，让(rang)国产设备少走不少弯路。
还有个厉害的，就是高端CMOS相机芯片，这种芯片在测序仪和光刻(ke)机里都少不了。测序仪用它(ta)拍荧(ying)光信(xin)号，光刻(ke)机用它(ta)检查对准误差。长(chang)春(chun)光机所开发的高性能CMOS芯片，特别(bie)灵敏，还不容易受干(gan)扰，帮测序仪看清微弱的光，也让(rang)光刻(ke)机的对准更准。这些技(ji)术(shu)可(ke)不是光在实验室里玩，他们还和企业合作，把成果变成了真能用的东西。
比如(ru)说，长(chang)春(chun)光机所他们和华大智造合作，这家企业是海内(nei)基(ji)因测序的“大牛”。华大智造的高通量测序仪对光学要求特别(bie)高，长(chang)春(chun)光机所就帮他们弄了高精度的镜头和激光系统(tong)，让(rang)设备性能直追国际水平。再比如(ru)和国望光学的合作，国望是搞高端光学元件的，他们一起攻关光刻(ke)机用的曝光光学系统(tong)，搞出了面向28纳米工艺(yi)的设备，填(tian)了海内(nei)空白。经过(guo)这些产学研合作，长(chang)春(chun)光机所间接让(rang)许多国产设备硬气了不少。
长(chang)春(chun)光机所还特别(bie)擅长(chang)把技(ji)术(shu)变成产品(pin)。他们的高精度光学加工技(ji)术(shu)，已经用在国产光刻(ke)机和测序仪的核心零件上了，激光技(ji)术(shu)也用到了各种精密制造里。这些成果不仅让(rang)海内(nei)企业少花冤枉钱买(mai)舶来品(pin)，还拉动了一整条产业链。能够说，长(chang)春(chun)光机所在光学这块(kuai)，给“专精特新”四个字做了个硬核注解。
测序仪和光刻(ke)机这两件“国之重器”，背后都站着光学技(ji)术(shu)这么个“超级(ji)英雄”。而(er)长(chang)春(chun)光机所就像是给英雄打造装备的“大匠”，从实验室到工厂，从技(ji)术(shu)到产品(pin)，一步步让(rang)中国在这两大赛道上站得更稳，走得更远。在未来的科技(ji)合作中，我们期待更多的“国之重器”在光学技(ji)术(shu)的助(zhu)力下，闪耀天(tian)下科技(ji)舞(wu)台，为国家的繁荣与(yu)发展注入络绎不绝的动力。
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