2025年的国产电镜琅琊榜尤为不同,科研高校的实验室用途的仪器类级别有所增长,工业、第三方平台特别是半导体产业专业用途的设备级电镜进步更大;没有工业界的榜单是不真实的,这次的“五胡十六国”将按科研仪器及半导体产业各家于一年中的进步为导向叙述。
在步入此次下集“五胡十六国”之旅前面,我们先关注两条关系到电镜同仁的时政新闻,两则新闻前后发生相距很近,他们就是电镜的刚需-能谱仪EDS和电子衍射仪EBSD的厂家布鲁克Bruker和牛津仪器Oxford Instrument;
2026 年 1 月 8 日美国布鲁克公司(Bruker Corporation,Nasdaq:BRKR)宣布收购了瑞士公司 TOFWERK 公司 60% 的股权;本次交易完成后,布鲁克对TOFWERK的持股比例达到 100%,实现全面控股;
电镜同仁是通过TESCAN第一台聚焦离子束双束电镜-飞行时间二次离子质谱(FIB-TOF)认识TOFWERK的;这是一家专注于紧凑型、超高速飞行时间(TOF)质谱技术领域的瑞士创新企业,相关质谱产品广泛应用于实时空气与半导体洁净室监测、食品以及香精香料等市场;
这次执行并购的是布鲁克的质谱分支,布鲁克希望通过这次整合将TOFWERK 开创性的飞行时间技术及其深厚的应用专业知识,与布鲁克在小分子质谱应用市场及新兴应用领域的产品的布局形成高度互补;
严格来讲,布鲁克也是一家拥有电镜研产能力的公司,这是通过其在两年前并购NION公司实现的;NION设计和制造最先进的冷场发射枪、像差校正器、单色仪、样品台、光谱仪和探测器,拥有独特的产品,适用于材料科学电子显微镜领域最苛刻的研究应用;
布鲁克此次并购TOFWERK,将和并购NION一样,为其提供全球市场覆盖,并在新开发方面进行合作,以进入基于NION电镜和电子衍射晶体学,以及利用双束电镜的聚焦离子束拓展显微质谱学的新应用。
回顾完时政新闻,我们步入这次国产电镜“五胡十六国”的下集;
透射电镜是当之无愧的高端仪器皇冠上的明珠,是国产电镜最后一块大面积“沦陷”之地,任何有关国产透射电镜的研发成果都应该名列榜首;
据2026年1月15日“中科院之声”公众号发布:中国科学院广州地球化学研究所科研团队,实现了场发射电子枪及高压电源等核心部件的国产化,攻克了高精度控制等核心技术,成功研制出首台国产纳米晶体结构快速解析仪;
乍一听以为又有国产透射电镜的新品发布了;但以工作室的眼力来看,该仪器是以国产第一台商用场发射透射电镜厂家广州慧炬科技的透射电镜硬件为基础,搭载了自主开发的连续倾转三维电子衍射采集与处理系统硬件,加上广州地球化学所团队突破传统单晶X射线衍射技术难以突破纳米尺度晶体的解析瓶颈,颠覆了其成本高昂、操作复杂与算法受限等多重限制和壁垒,自研了具备对纳米级晶体与矿物进行物相识别与结构测定的高通量快速分析能力的软件和算法而达成专业解决方案的杰作。
由此发布工作室看到:广州慧炬科技不仅成功实现了国产场发射透射电镜的研发制造和商业化,也在专项应用领域积极与终端用户紧密合作,解决他们的痛点,精准赋能用户;可以说,国产透射电镜已经从初期的突破、后成功的商业化,成长为实打实的应用解决方案。
在电子显微镜的微观世界里,我们失去了一切机械接触的手段。要在一个直径不到1微米的区域内进行亚纳米级的观察或加工,我们手中唯一的工具就是“场”——电场与磁场;
电子光学的设计艺术,本质上就是对空间电势分布的精密雕刻;当这种对“场”的控制精度达到亿分之一时,电子束将如何从“观测的探针”进化为“精密的刻刀”。
当电子束被透镜汇聚成极细的探针后,它需要被“搬运”到样品表面的特定位置,这就是偏转系统的工作;两对静电极板,分别控制X和Y方向的位移 。通过在极板上施加锯齿波电压,电子束在样品表面进行逐行扫描,结合探测器采集的信号强度,还原出微观行貌;
然而如果我们将对电子束的控制从“扫描”升级为“书写”,技术难度将呈指数级上升:这就是电子束光刻(EBL)技术;在这里,电子束不再仅仅是一束用于观察的光,它是科学家手中那把可以在原子尺度上进行观测、分析甚至进行微纳制造的最精密的刻刀。
据工作室统计,目前已经渐入佳境的国产电子束曝光/直刻EBL设备开发团队已有多家,我们将他们陆续请进我们国产电镜“五胡十六国”的琅琊榜;
2025年8月,杭州传来半导体装备领域的重磅消息:由浙江大学余杭量子研究院自主研发的全国首台国产商业化电子束光刻机“羲之”正式进入应用测试阶段;
这台以书圣王羲之命名的设备,以0.6纳米的定位精度、78%的国产化率,在量子芯片领域实现落地应用;这标志着国产电子束设备在高端光刻装备领域完成了从0到1的关键突破;
“羲之”光刻机的命名暗藏巧思——它的“毛笔”是100kV高能电子束,能在硅基材料上像书法创作般精准“手写”电路,被研发团队誉为“能在头发丝上雕刻整座城市地图的纳米神笔”;
“羲之”78%的国产化率,是一场全链条攻坚的成果;研发初期,高精度电子枪、激光干涉仪等核心部件被列入国外出口限制清单,采购周期长达18个月且价格高昂。为此,研发团队开启“自主研发+国产协作”模式:
联合电子器件企业突破电子枪阴极材料配方,研发出寿命达数千小时的电子枪,性能对标国际产品且成本降低40%;
与华卓精科、奥普光电等企业合作,实现双工件台、纳米级位移传感器等关键部件的国产化适配;
自主开发全套控制系统软件,开放底层接口可按需定制,摆脱对进口专用软件的依赖;
与EUV光刻机相比,“羲之”走了一条差异化技术路线:前者用极紫外光通过掩膜版投影成像,主打大规模量产,每小时可处理数十片晶圆;后者以电子束直写无需掩膜版,专攻高精度小批量场景,虽效率较低,但修改设计成本从数百万美元降至数千元,迭代周期从两周压缩至半天;0.6纳米的定位精度更超越了 High NA EUV的2纳米水平,在精细雕刻领域展现独特优势;
目前,“羲之”已与华为海思、中国科大量子信息实验室等12家机构展开合作,在三大领域展现实用价值:
量子芯片领域:在蓝宝石衬底上制备的量子比特阵列,相干时间较传统工艺提升5倍,为实用化量子原型机研发提供核心工具;
车规芯片领域:助力企业研发出耐高温车规级IGBT芯片,成本从每片500元降至200元内,供货周期缩短三分之二;
AI芯片领域:支撑低功耗AI芯片研发,性能提升20%且功耗降低30%,已应用于智能手表等终端产品;
更具价值的是,设备研发带动20余家国内配套企业实现技术升级:某精密机械企业掌握纳米级导轨工艺,某计算机企业开发出高实时性工业主板,形成“设备研发—部件升级—产业协同”的良性循环;目前,炬光科技、芯碁微装等企业已形成配套能力,为后续装备迭代奠定基础;
上海微电子28nm浸没式光刻机量产良率达82%、哈工大EUV光源实现120瓦实用化,国产光刻机领域已呈现多技术路线齐头并进的态势;未来3年“羲之”将持续提升效率,有望在量子芯片、第三代半导体等前沿领域自主可控注入关键动力;
2025年12月28日,电子束曝光设备(EBL)完成出厂检验,正式发往客户。此次是2025年第三台电子束曝光设备发货,标志着中国电科在电子束曝光研发领域迈进设备批产与持续交付的阶段。
作为纳米制造领域的关键核心装备,电子束曝光设备(EBL)支撑化合物半导体、量子信息、人工智能芯片等前沿产业的发展;
中国电科48所聚焦“三束”(离子束、分子束、电子束)核心技术自主攻关,持续优化设备性能与工艺稳定性,此次顺利交付,是研发能力向稳定制造能力转化的重要体现;
国产电子束曝光的性能突破源于电子光学系统、精密运动控制、图形处理算法三大核心领域的自主创新;
电子光学系统:研发团队联合国内企业研发高亮度电子枪,将电子束聚焦精度控制在5纳米以内,适配硅、碳化硅等多种基材,解决了传统光刻“一材一设备”的适配难题;系统搭配自我研发的高精度电磁透镜,磁场均匀性误差仅0.1%,达到国际领先水平;
精密运动控制:基于激光干涉测量的实时定位系统,将晶圆运动误差控制在2纳米内,结合主动减震技术,使设备无需超洁净实验室即可稳定运行,大幅降低了使用门槛;
图形处理算法:自主开发的自适应分割与并行扫描算法,将加工效率提升3倍以上,单小时可完成10片8英寸晶圆加工,填补了研发与量产间的产能空白;
2025年9月28日,当中电科48所发布首台商业电子束曝光设备时,工作室曾详细表述过EBL的过往和现在;短短一个季度,中电科48所已经完成了第三台商用100kV电子束曝光设备的出机,速度令人惊叹;
看来,国内EBL电子束曝光技术和产业化的执牛耳者早已不再是早期同仁眼中的中科院电工所了;常年由电工所常年“主导”的国内带电粒子束产业“代言人”的地位已应不复存在;
现代科学的发展,是一个立体架构,包含着三方面:一. 基础研究,二. 应用研究,三. 面向市场的开发研究;
基础研究决定了它在原创科学研究领域的发展水平,决定了它能诞生多少原始创新,当“原始创新”不断滚雪球壮大,后面的应用和开发研究也会随之壮大;国内科研的短板,恰恰就在于对基础研究和基础学科缺乏正确的认识;
中国的现代化进程是被迫的,不是我们自身文化发展的结果,而是被西方文明裹挟进来的,所以有些事情会让我们感觉很别扭;
整个近代史和现代化转型中,国内所强调的科学,很少单纯地是为了追求真理、展现个人创造力、好奇宇宙的奥秘,大部分强调的是为了救国救民、为了振兴中华、为了一些文化诉求;这就导致我们更多的会从一种功利角度、实用角度来看待科学;
在一些人看来,你搞科学,要么像陈景润一样为国争光,要么像钱学森一样保家卫国,要么像袁隆平一样解决吃饭,什么效果都没有,那还能叫科学?
所以,我们的科技创新,从骨子里就包含着“应用性目的”。
这几年科技领域的创新,尤其如此:像国家看准的,以国家财力为支撑的,集中力量办起来的工程,它们的发展都是比较明显的,比如我们的高铁、航空航天;
如果缺少了基础研究的部分,我们更多的还是偏向于一些追赶型的科技创新,也就是在别人已有的技术基础之上做一些局部突破,反正目标在那,不惜代价,举国之力,大概怎么都能取得一些成绩;
在国家一开始的阶段,我们需要这种模仿、这种迭代,需要这种“从1到100”的创新;
时到今天,中国已经成为世界第二大经济体和行政体,我们更需要的是“从0到1”的原始创新。这才是决定一个国家竞争力的根本。
国产电镜是国内带电粒子束成像、分析、微纳加工领域在基础物理研究的一面反光镜;国内各个团队在国产电镜这一领域的突破和进展,正反映了我们在对基础研究方面的觉醒;
科技创新问题其实是文化转型中的有机组成部分;近200年来,中国社会的转型是从农业社会转向工业社会,从保守转向开放,这个转型是全方位的,但它还没有完成;
工作室觉得,这也是我们今天谈论国产电镜“五胡十六国”琅琊榜的意义所在。
如中集的预告,这集我们也聊聊电镜在全球范围内的发展方向和趋势;
聊到这个话题,有一家电镜厂家是一个不得不提的顶流存在;它就是在2016年从赛默飞并购FEI后被分出去的台式电镜飞纳PHENOM;
为了获得一张清晰的图像,用户往往需要手动调节透镜电压、像散器电压,甚至需要手动平衡偏转板的电位;这虽然是一个极佳的教学过程,但在高通量自动化的工业检测中却是效率的瓶颈;这已经被一系列自动化操作-自动亮度对比度调节、自动聚焦、自动消像散解决,但电镜应用的自动化需求已经远超于此,这个需求已经可以用智能化来形容;
回看飞纳在2024年8月发布的全面解决方案,可以说已经引领扫描电镜行业进入了全新的 AI 智能时代;通过搭配不同的软算配置,飞纳台式扫描电镜已经是十八般武艺,样样精通;我们切实感受到,未来的智能型扫描电镜,也会像当年智能手机横空出世一样,自带“应用商店”;未来的扫描电镜产品和方案,将是得软算者得人心,得应用端者得天下的时代;
同时工作室也看到,2025年年底岛津并购TESCAN的交易是近年全球分析测量仪器领域规模领先的并购案,不仅是岛津深耕全球高端科学仪器市场的核心战略落子,更凭借双方技术互补与AI深度融合,撬动材料科学、半导体研发领域的行业革新,精准卡位高速增长的扫描电镜(SEM)及半导体关键尺寸扫描电镜(CD-SEM)的黄金赛道;
此次并购,同仁都能看到双方形成极致互补的核心能力:TESCAN深耕表面观测与分析领域,岛津则在成分分析与物性分析领域拥有绝对优势,二者融合可构建「表面观测+成分分析+物性分析」的全维度解决方案体系,大幅提升市场增长潜力与核心盈利能力;
同时更关键也是较为隐藏的点是,此次合并更是技术融合+AI赋能的精准切入,此次并购将铸就行业革新壁垒,引领包括电镜在内的分析仪器领域迈入智能预测检测新时代;
岛津在复杂光谱数据领域打磨成熟的AI算法,可高效适配现代电镜产生的海量数据集;TESCAN现有电镜自动化软件,将全面升级为自学习智能平台,实现成像参数自主优化、缺陷实时预警。二者融合的全新体系,不仅能精准显示半导体缺陷,更可提前预测缺陷高发位置,彻底摒弃传统「人工筛选图像」的低效模式,迈入自动化发现、预测性检测的全新阶段,大幅提升半导体制造、材料研发的效率与精准度,为高端科学仪器行业树立技术融合新标杆;
是的,此次岛津对TESCAN的并购的核心价值远超硬件整合,更在于岛津AI驱动的数据分析技术与TESCAN先进成像技术的深度融合,推动电镜行业从基础图像处理,迈向智能预测检测的革命性升级,这也是本次收购最核心的行业价值,因为它正契合了电镜智能化的发展方向。
写在此次国产电镜“五胡十六国”的最后,也是被TESCAN突然从欧企变成了日企刺激到,工作室就勉为其难聊一个平时电镜同仁都尽量避免谈到的敏感话题吧:
我们看到现在中国在利用自己在产业链上游的优势,在法律框架内实施出口管制,让邻国日本切实感受到:没有稳定的中日政治关系,就别想安稳拿到战略资源;日本,不能一边在历史和安全议题上挑衅中国,一边又指望毫无阻碍地获取中国资源;
紧接着,双边关系升级后的风向彻底变了,中国外交部一句重磅表态,明确援引《开罗宣言》《波茨坦公告》,要求“日本应完全解除武装”;
限制“两用物项”出口,是中国给日本划下的物理边界;“完全解除武装”的法理主张,是中国给日本子定下的历史锚点;
工作室感觉到,现在中日关系回归本位的大幕已经拉开,这早已不只是一场辞令的交锋,而是一场系统性的清除行动;
中日关系,毕竟,和中美关系,和中欧关系,有着根本性的不同。
如果日本产的电镜能够在这样的大形势下逐渐不再是国内电镜用户的首选甚至选择,而同时国产电镜同仁能够加快步伐将其高端技术融会贯通洋为中用的话,工作室会非常欣慰。