助力國產SEM創新發展，聚束科技高通量技術打破國外壟斷

　　——聚束科技創始人之一、副總經理李帥專訪

　　分析測試百科網訊 作為觀察微觀世界的“科學之眼”，電子顯微鏡在生命科學、材料、電子半導體等各領域的應用日益廣泛，但長久以來該市場都被進口產品壟斷。近年來一匹黑馬出現在電子顯微鏡市場上，不僅打破了國外壟斷，且帶來了巨大的應用想象空間。這匹黑馬就是2015年成立的聚束科技（北京）有限公司（以下簡稱聚束科技）。分析測試百科網到訪聚束科技北京總部，采訪了聚束科技創始人之一、副總經理李帥，他分享了聚束科技創業至今的故事，并為我們展示了高通量電鏡應用的廣闊空間。

分析測試百科網總經理卞利萍（左）與聚束科技副總經理李帥（右）

　　獨一無二的高通量（場發射）掃描電鏡Navigator-100

　　李帥首先介紹了聚束科技的高通量（場發射）掃描電鏡，通過對快速成像技術、納米平臺、高速偏轉以及AI控制的系統化創新設計，實現了高通量成像，成像速度可達到傳統電鏡的數十倍以上。以半導體領域為例：半導體工藝線寬從100nm量級到至今的5nm，工藝制程中的缺陷檢測也變的至關重要。半導體元器件進行失

　　效分析往往需要采用先進的物理、冶金及化學的分析手段，而傳統掃描電鏡成像速度慢，智能化程度低，難以滿足半導體工業要求。掃描電鏡分辨率高（納米級），景深大而且可以從幾十倍到幾千倍連續擴大，是材料研究和分析的重要工具。

　　數據的對比會更直觀：24Kx24K大小的圖像，聚束科技的高通量掃描電子顯微鏡僅需6.5s即可掃描完成，而對于普通掃描電鏡，相當于600多張圖像，要一次性采集完成。

高通量（場發射）掃描電子顯微鏡Navigator-100

　　高通量（場發射）掃描電子顯微鏡Navigator-100高通量性能將為客戶帶來如下好處：

　　（1）成像速度快，是傳統掃描電鏡的10倍以上，大幅提高樣品的成像速度。

　　（2）如果客戶需要構建掃描電鏡機群，比如以前需配置10余臺電鏡，現在只需2-3臺Navigator-100，大幅降低購置成本。

　　（3）從創新性上分析，傳統掃描電鏡電子探測器大多為熒光體+光電倍增管的器件組合，由于二次電子與光子的相互轉換，導致整體量子效率很低。而高通量掃描電子顯微鏡采用自主開發設計的直接電子探測器，優化了探測器效率及探測器搜集比例，尤其是BSE的收集，效率可達到85%以上，極大地提升了信噪比。全自動化設計還脫離了傳統電鏡需要專人操作的工作方式。Navigator-100不僅幫助客戶拍好照片，也幫助他們實現自動化與無人化的分析工作，幫助他們在開發和科研過程中分析問題、解決問題。

　　第二款產品是Clippers快船系列全自動顯微掃描儀，是聚束科技推出的高穩定性微米級高速掃描系統，擁有獨立色彩處理通道，可確保更加自然準確的色彩還原和圖像清晰度，輕松獲取高精度、高品質的全景數字切片圖像。同時還可與Navigator-100高通量掃描電鏡對樣品成像，幫助用戶快速獲取精細超微結構細節。

Clippers快船系列全自動顯微掃描儀

　　明星團隊 立志打造與眾不同的科學儀器

　　李帥回顧了公司的創立動因：“三位創始人是合作了十幾年的同事和伙伴，一直在做半導體工業在線專用半導體電子顯微鏡。這種顯微鏡是非常智能化而且全自動化的設備，2015年我們決定把多年的技術積累移植到科學儀器中，再發揮一些創造性，最終做出來與眾不同的產品。”

　　此前，科學儀器中的電鏡是中國被“卡脖子”的產品，長期被進口品牌控制。李帥表示：電鏡行業發展至今已愈60年，發展已經極為成熟，若想進入該行業，必須打造一款與眾不同或是特色鮮明的產品。“公司三位創始人結合其半導體行業背景，將更注重產品的穩定性、全自動化、智能化，而半導體行業要求的高通量正是顯著的特色，我們已經形成十幾年的技術積累。當初我們也是靠著這一想法和理念打動了投資人。”李帥說到。三位創始人與投資人特別關注中國儀器行業的發展，了解、知道中國需要先進的檢測設備來幫助國家實現從科研到工業的全產業鏈發展，所以大家一拍即合，借助這個契機成立了聚束科技。“從15年到現，聚束科技在五年的發展時間里一直朝這個目標去奮進，期望做好中國創造的科學儀器，做出有代表性、標桿性的儀器產品。”李帥說到。

　　“眾所周知，生命科學對于電鏡的要求極為苛刻，不僅要求高分辨率，同時也要求高通量。傳統電鏡雖然已滿足高分辨率的要求，但在分析通量上卻不能滿足測試的需求。我們的第一個客戶——中科院自動化所韓華團隊就是因為高通量的特點選擇了聚束科技的產品。” 李帥分享了聚束科技在17年的一個故事：“本來他們計劃采購十余臺電鏡進行腦神經成像，但考慮其較慢的分析速度一直遲疑不決。在聚束科技第一代樣機出現后，高通量特性引起了他們的興趣。經過試用后，他們采購了三臺聚束科技的產品，直接替代了原來十余臺的電鏡機群，這對于我們來說具有里程碑式的意義，證明了高通量電鏡在生命科學領域的適用性”。

中科院自動化所的三臺聚束科技掃描電鏡

　　此后，聚束科技的高通量掃描電子顯微鏡一炮而紅，在半導體芯片、地礦、材料學等領域快速打開了市場。“目前，我們同自動化所韓華教授團隊進行合作，共同進行3D腦成像分析。此外我們也與鋼鐵研究院王海舟院士、清華大學朱靜院士開展高溫合金研究，實現跨尺度、高通量表面分析工作。”李帥說到。

　　通過上述成功案例，李帥總結了用戶選擇聚束科技掃描電鏡的原因：高性能與高通量。即在高分辨率條件下，實現真正的高通量分析。“憑借這一特色，讓客戶在實際體驗后不得不選擇我們的產品。雖然我們的產品價格并不便宜，甚至在選擇某些配置后高于國外產品，但正由于我們的特色優勢讓客戶體驗到產品的真正價值，因此我們有底氣與國外產品開展針尖對麥芒的競爭。我們也將努力將選擇聚束科技產品的用戶打造成標桿案例，在行業內推廣，最終使聚束科技成為電鏡界的標桿企業。”

　　高通量掃描電子顯微鏡的應用

　　李帥表示：聚束科技產品在保持與國際品牌相同的分辨率條件下，成像速度方面有壓倒性優勢。使掃描電鏡從傳統意義的納米“照相機”變成納米“攝像機”。客戶在實際體驗后最大的感受是：高通量能大幅提升科研項目的推進速度與生產效率。

　　神經成像方面的應用

　　李帥舉例了腦神經成像方面的研究案例。在研究AI技術時，需要探索人腦的神經結構或是動物的腦神經結構。例如研究果蠅或者小鼠的大腦，需要將其腦組織處理成像豆腐塊一樣的樣本，然后將其切成超薄切片放到電鏡中觀察。如果人們觀察1 m3蒼蠅的腦子，傳統電鏡可能要花數年時間，這是不可想象的。但如果使用聚束科技的高通量電鏡，拍照速度達到傳統電鏡的20倍左右，原來需要花費花一年時間研究，現在只需要一個月就可以完成，為研究人員在時間上帶來了非常重大的改觀。

　　高通量掃描電子顯微鏡每天產生的圖片數據以TB量級計算，對于這種大體量數據的分析，需要配合后端數據分析和算法建模，通過重構技術將腦組織切片復原、重構，最終了解神經之間聯系、不同細胞間是如何傳遞信息。

　　談到高通量掃描電子顯微鏡和傳統掃描電子顯微鏡的應用區別時李帥表示：高通量掃描電子顯微鏡就像是一輛F1賽車，非常快、非常適合精專的大數據量處理。而傳統掃描電子顯微鏡更像一臺通用化的家用轎車，它可完成一般的通勤工作，但對大量數據分析，特別是精專領域并不擅長。高通量掃描電子顯微鏡將光學系統、數字成像系統、探測系統、數據處理等系統模塊，全部按照快速成像要求設計，配合高通量分析軟件，最終打造出一輛符合賽道需求的高級的“賽車”。

　　大數據分析催生高通量掃描電子顯微鏡在實驗室領域的應用

　　聚束科技團隊來源于工業電鏡領域，李帥也談到工業級電鏡和實驗室電鏡產品的差別：兩者最大區別在于檢測目標的多樣性與單一性。實驗室產品需要服務不同檢測人員與科研項目，檢測目標與形式呈多樣化，因此要求這類產品具有多功能性與擴展性，例如需要加裝不同的探頭、符合不同的分析模式等。而工業級電鏡更加簡單、直接。例如FabIP保護分析，其目的就是為了精確分析芯片的構造，查看競爭對手是否侵權。工業級用戶的需求單一，對穩定性、可靠性要求非常高，要求設備連續工作，而且檢測樣本數量極大。客戶報告只需要一個最終的分析結果——對或錯，亦或是怎么改進工藝。

　　隨著時間的推移，科研領域也逐漸追求大數據分析，這一點更貼近工業領域的需求。例如生命科學、高性能材料等研究領域，人們已經開始進行大數據分析，甚至某些課題組或者團隊已經開展專一化、專業化的電鏡進行分析。因此，工業級產品與實驗級產品的界限也在慢慢模糊。

　　建立全套電鏡解決方案

　　無論是光學顯微鏡還是電子顯微鏡，拍一副好看的圖、藝術化的圖都不是最終目的。人們利用顯微工具的最終是要看到圖后蘊含了哪些未知物，以及背后隱藏的意義。作為儀器生產廠商，在圖像后處理方面需要與行業專家合作，共同研發相關配套軟件。就像醫生閱讀CT片一樣，不能要求每個醫生都會讀片，但借助一定的手段可以判斷病因。

　　目前，分析軟件的發展趨勢是借助現代人工智能、AI算法等幫助試驗人員進行分析，而非通過人工方式進行分析，所以這是非常廣闊的市場與應用領域。“因此，我們需要同材料、生命科學、醫療、算法、人工智能等各行各業的專家合作，將我們后端配套軟件做好，配合從前端樣品制備，到設備檢測，再到后端數據處理，為用戶提供全套的解決方案。用戶最終需要不僅是一張好圖片，而是需要解決問題的全套方案。所以我們儀器的用戶與合作者，無論是前端還是后端，都會在全鏈條中扮演重要作用。”李帥說到。

　　聚束科技：做中國電鏡第一品牌

　　回顧歷史展望未來李帥表示：全球電鏡行業發展已經60余年，雖然中國早在上世紀五六十年代便已經自主研制電鏡產品，但目前遠遠落后于國際頂級品牌。目前國家更深刻地意識到自主產品的重要性，聚束科技等企業近年來已在電鏡領域發力，逐漸推出很多中高端產品，這是一個非常好的信號。

　　“對于聚束科技來說，當前最重要的是要練好內功，打好自己的基礎，尤其在核心技術開發上，一定要有亮點、保持優勢，這樣才能在行業之中立于不敗之地。”李帥說到，“聚束科技在產品開發中始終貫徹高通量、智能化、自動化的理念。這一點體現在當前主打的高通量（場發射）掃描電子顯微鏡Navigator-100型產品中。明年我們將推出全新的Navigator-110型，將整合更多的探測手段與分析手段，同時貫徹我們的高通量理念，進一步提升分析速度。”

　　作為一家初入市場的公司，相關產品還需要多做一些打磨，多做一些修煉。無論是技術本身還是公司團隊，都需要在研發產品過程中成長。雖然聚束科技在電子顯微鏡高通量分析方面的細分市場有所建樹，但產品也需要在未來進行深耕，挖掘更多的潛力。“電鏡作為一種應用工具，所涉及的領域非常多，尤其是許多新興領域對于電鏡來說是一個‘富礦’，例如鋰電池行業材料檢測、地礦行業石油勘探等都可能會成為電鏡行業下一個爆發點。如果我們這款‘革新性’的電鏡進如到這些行業，我相信會給相關行業的使用者帶來不一樣的想法。”李帥說到。

　　5年的發展對于科學儀器公司來說極為短暫，但科學儀器公司若想有更好的發展，還需要不斷深耕、不停打磨產品與技術，保持核心產品特色。李帥表示，就像聚束科技研發特色高通量電鏡一樣，通過學習、利用半導體行業高度智能化、高通量檢測產品，進而形成具有獨特技術的科學檢測儀器，形成“標簽”，讓客戶體驗與感受到與眾不同的產品和價值。