两件“国之重器”，同一个幕后功臣！(星载光学相机）

测序仪和光刻机，作为生命科学与半导体领域的“国之重器”，其发展之路充满艰辛与挑战。从专利争夺战到科技冷战，再到光学技术的精密支撑，每一步都凝聚着无数科研人员的心血与智慧。中科院长春光机所作为光学技术的中流砥柱，以其卓越的科研实力和创新精神，为国产测序仪和光刻机的崛起提供了坚实保障。在未来的科技竞争中，我们期待更多的“国之重器”在光学技术的助力下，闪耀世界科技舞台，为国家的繁荣与发展注入源源不断的动力。

测序仪和光刻机，分别是生命科学与半导体领域的两大“国之重器”。

虽然它们的用途不同，一个帮我们破解生命的密码，一个用来“画”出手机和电脑里那些复杂到肉眼都看不见的芯片电路。但确实值得放在一起来说说，因为测序仪和光刻机有着战略上的许多相似之处，而且它们背后有一个相同的幕后功臣。

首先，它们背后都有一场场激烈的专利争夺战，核心就是抢占技术制高点。

基因测序技术从第一代到如今的高通量测序，专利战几乎贯穿整个发展史。以二代测序为例，2000年代，两大巨头Illumina和Life Tech展开了激烈竞争。Illumina的“边合成边测序”技术和Life Tech的半导体测序技术，都通过专利布局拼命圈地。它们互相起诉，官司打了几年，最后以和解收场。专利战的目的不只是保护技术，更是为了垄断市场。像Illumina一度占据全球测序市场70%以上的份额，靠的就是专利“护城河”。

后来者如中国的华大智造，另辟蹊径搞自主研发，试图避开专利雷区，也依然免不了在2019年开始被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，使美国国会进一步通过法案限制华大等中国公司，直至中国商务部今年的反击，在隐忍多年后，给出了对Illumina禁止进口到中国的裁决。

光刻机的专利战更像是一场“光学霸权”争夺战。荷兰ASML是当今光刻机领域的绝对霸主，但它的崛起背后也有专利博弈。尼康和ASML曾在浸润式光刻技术上爆发专利纠纷，双方在美国、日本等地提起多起诉讼。后来，由于EUV技术的专利壁垒太高，加上美国的技术授权限制，日本厂商逐渐退出竞争。

其次，测序仪和光刻机都深深卷入了近年来的科技冷战，贸易摩擦直接影响了它们的全球供应链和市场布局。

测序仪的贸易摩擦更多围绕数据安全和生物安全。基因数据被认为是战略资源，美国对中国测序企业的关注从2010年代就开始了。无论是“实体清单”还是《生物安全法》，这些摩擦表面是贸易问题，背后是对基因科技主导权的争夺。

而光刻机的贸易摩擦简直就是科技冷战的缩影。美国从2018年起，通过出口管制法案（ECRA）和“实体清单”，限制ASML向中国出售EUV光刻机。2020年，美国进一步施压荷兰政府，禁止ASML向中国出口高端设备，理由是“国家安全”。

更重要的是，测序仪和光刻机在战略上的重要性，怎么强调都不为过。它们不只是设备，更是科技主权的象征。

基因测序被认为是未来医疗、农业甚至国防的基石。掌握测序技术，等于握住了生物科技的“钥匙”。大国竞争中，谁能快速、低成本地测出基因序列，谁就能在精准医疗、生物武器防御上占先机。比如，美国通过Illumina等企业，试图主导全球基因数据库，掌控数据话语权。中国则靠华大智造等公司，力争在测序设备和数据分析上实现自主可控，避免基因资源外流。这种竞争表面是技术，实则是对未来生命科技制高点的争夺。

光刻机是芯片制造的核心，直接决定了芯片性能和产量。现代社会，从手机到导弹，几乎啥都离不开芯片。所以，光刻机的战略地位简直是“工业命脉”。目前，ASML的EUV光刻机全球独一份，美国通过控制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，必须突破光刻机技术，否则只能在低端市场打转。

测序仪决定生物科技的未来话语权，光刻机掌控信息科技的命根子，两者都是大国竞争中“谁也输不起”的赛道。

而更巧的是，这两件神器背后，有个共同的“大功臣”——精密的光学技术。

先来说说测序仪，简单点说，它就是一台“读”DNA的机器。想象DNA像一串长长的字母链，上面写满了A、T、C、G这些“密码”。测序仪先把DNA剪成小段，复制很多份，然后粘在一个小芯片上。接着，它用一种带荧光“标签”的化学物质，像是给每个字母点上彩色小灯。激光一照，这些小灯就亮起来，不同字母亮不同颜色，仪器里的相机“咔嚓”一拍，把这些光信号记下来。电脑再把这些彩色信号翻译成字母，拼出一长串DNA序列。这过程就像是用灯和相机把生命密码一行行“拍”下来，变成我们能读懂的东西。

再来看光刻机，它是造芯片的“大手艺人”。芯片上那些细得连用显微镜都看起来费劲的电路，就是光刻机“画”出来的。它的原理有点像老式幻灯片投影仪：先有个光源，射出特别强的光，比如深紫外光或者极紫外光；光透过一个刻着电路图案的“模板”（专业名叫掩模），再通过一堆精密透镜，把图案缩小，投到涂了感光胶的硅片上。感光胶被光一照，性质就变了，之后再用化学方法“洗”掉一部分，留下电路的形状，最后再刻一层层，叠出一个完整的芯片。整个过程就像是用光在硅片上“印”蓝图，细到几纳米，比头发丝还薄几万倍。

测序仪和光刻机虽然干的活儿完全不同，但它们都离不开光学技术。比如，两者都需要特别精准的透镜，测序仪得靠它清楚地“拍”下微弱的荧光信号，光刻机得用它把电路图案缩到纳米级还不能走样。它们还都得用上稳定的激光，光刻机用激光“画”线，测序仪用激光“点亮”DNA信号。还有，测序仪和光刻机都得有灵敏的相机或者探测器，专门捕捉光信号，测序仪用它看荧光颜色，光刻机用它检查图案有没有偏差。总之，光学系统在这两台机器里，就像是它们的“眼睛”和“手”，得又准又稳。

说到光学技术的硬核支持，国内有个地方不得不提——中科院长春光机所。

中科院长春光机所，全名叫中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，是个在光学领域响当当的地方，号称“中国光学的摇篮”。

长春光机所的故事得从1952年说起。那时候新中国刚成立没几年，科技基础还很薄弱，国家急需搞科研的地方。1952年，在吉林长春，一群科学家和工人一起收拾出一片地儿，准备建个研究所，这就是长春光机所的前身——中国科学院仪器馆。当时的条件可没现在这么好，科学家们自己动手平地、填坑，硬是把这地方建起来了。

研究所的创始人之一是王大珩院士，他可是中国光学界的“大牛”。在他的带领下，长春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年代到1960年代，长春光机所参与了不少大事儿，比如“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，长春光机所和长春物理所合并，成了现在的样子。从建所到今天，70多年过去，长春光机所一直是国内光学研究的“顶梁柱”，创造了一堆“中国第一”：第一台红宝石激光器、第一台大口径光学望远镜、第一套导弹光学制导系统……这些成果听着就挺牛，实际也真挺牛。

长春光机所在光学和精密机械领域攒了不少绝活儿。

长春光机所最擅长的就是造各种能“看”东西的仪器。他们搞出了很多高精度的光学设备，比如大口径望远镜，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。这些技术不光用在科研上，还用在工业检测、医疗设备里，帮着医生看清楚病人体内的“小毛病”。

说到激光，长春光机所可是国内的“老前辈”。他们1960年代就搞出了中国第一台红宝石激光器，后来又研发了一堆更厉害的激光设备。现在，他们的激光技术用在各种地方：工业上能切金属跟切豆腐似的，医学上能拿来做手术，连国防上都能用来搞激光武器或者精确制导。总之，激光这块，他们玩得挺溜。

长春光机所在空间光学上也有一手。简单说，就是给卫星、飞船装上能看清东西的“眼睛”。比如“嫦娥”探月工程、“神舟”飞船上的一些光学设备，就有他们的手笔。他们造的星载相机，能从几百公里外拍地面，假如排除大气干扰等限制，连车牌号都能看清。这些技术直接帮国家在航天领域站稳了脚跟。

除了光学，长春光机所还特别擅长精密机械。啥叫精密？就是细到你想象不到的地步。他们能造出误差不到1纳米的零件（1纳米等于10亿分之一米），这种精度在造光刻机、测序仪这些高精设备时特别关键。他们还搞过不少机械手、自动化设备，帮工厂把生产效率提上来。

光电探测是长春光机所的另一大强项。简单说，就是能抓住光信号，转成电信号，再分析出来。他们做的高灵敏度探测器，能捕捉到特别微弱的光，比如测序仪里用的CMOS传感器，能“看”到DNA发出的荧光信号。这些技术在基因测序、夜视仪、遥感卫星上都有大用处。

长春光机所的技术可不只是“高冷”的实验室玩意儿，他们特别会把技术变成真能用的东西。早年主要是给国防干活，帮着造导弹、卫星的瞄准系统。后来慢慢转到民用领域，比如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，把光学技术用在基因测序和芯片制造上。

比如光刻机的光源系统，难度特别大，尤其是极紫外光源，波长短到只有13.5纳米，还得功率高、稳定性好。长春光机所就在这方面使劲钻研，搞出了超平整的反射镜和平面镜，平到误差不到1纳米，帮国产光刻机光源系统打下了基础。他们还在深紫外光源的稳定性上下了狠功夫，让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机里都少不了。测序仪用它拍荧光信号，光刻机用它检查对准误差。长春光机所开发的高性能CMOS芯片，特别灵敏，还不容易受干扰，帮测序仪看清微弱的光，也让光刻机的对准更准。这些技术可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。

比如说，长春光机所他们和华大智造合作，这家企业是国内基因测序的“大牛”。华大智造的高通量测序仪对光学要求特别高，长春光机所就帮他们弄了高精度的镜头和激光系统，让设备性能直追国际水平。再比如和国望光学的合作，国望是搞高端光学元件的，他们一起攻关光刻机用的曝光光学系统，搞出了面向28纳米工艺的设备，填了国内空白。通过这些产学研合作，长春光机所直接让许多国产设备硬气了不少。

长春光机所还特别擅长把技术变成产品。他们的高精度光学加工技术，已经用在国产光刻机和测序仪的核心零件上了，激光技术也用到了各种精密制造里。这些成果不仅让国内企业少花冤枉钱买进口货，还拉动了一整条产业链。可以说，长春光机所在光学这块，给“专精特新”四个字做了个硬核注解。

测序仪和光刻机这两件“国之重器”，背后都站着光学技术这么个“超级英雄”。而长春光机所就像是给英雄打造装备的“大匠”，从实验室到工厂，从技术到产品，一步步让中国在这两大赛道上站得更稳，走得更远。在未来的科技竞争中，我们期待更多的“国之重器”在光学技术的助力下，闪耀世界科技舞台，为国家的繁荣与发展注入源源不断的动力。

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