來(lái)源:化工儀器網(wǎng) 時(shí)間:2023-04-14
1、質(zhì)譜儀是一種終極的檢測(cè)手段,下游應(yīng)用廣泛
1.1 質(zhì)譜技術(shù)壁壘高
質(zhì)譜儀是一種終極的檢測(cè)儀器:質(zhì)譜儀是用來(lái)測(cè)定物體質(zhì)量的儀器,主要用來(lái)分離和檢測(cè)不同同 位素。原理是將分析樣品電離為帶電離子,根據(jù)帶電粒子在電磁場(chǎng)中能夠偏轉(zhuǎn)的原理,按物質(zhì)原 子、分子或分子碎片的質(zhì)量差異進(jìn)行分離和檢測(cè)。在《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南中》,質(zhì)譜分 析檢測(cè)技術(shù)被明確列為具有應(yīng)用基礎(chǔ)性、關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性、開(kāi)放性等特點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)。 質(zhì)譜儀具備高分辨率,高通量,高靈敏性與高準(zhǔn)確度的特性,在復(fù)雜背景下檢測(cè)低濃度的化合物 能力優(yōu)于其他儀器,擁有優(yōu)秀的定性與定量的能力,被稱(chēng)為是“終極的檢測(cè)手段”。
離子源和質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀中最重要的部件:質(zhì)譜儀通常包含進(jìn)樣口、離子源、質(zhì)量分析器、 檢測(cè)器、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等五大部分,其中最重要的是離子源與質(zhì)量分析器兩部分。從不同部件功 能來(lái)看:1、進(jìn)樣口:被檢測(cè)樣品通過(guò)直接進(jìn)樣或者間接進(jìn)樣通過(guò)進(jìn)樣口導(dǎo)入質(zhì)譜儀;2、離子源 是使試樣分子在高真空條件下離子化的裝置。電離后的分子因接受了過(guò)多的能量會(huì)進(jìn)一步碎裂成 較小質(zhì)量的多種碎片離子和中性粒子。它們?cè)诩铀匐妶?chǎng)作用下獲取具有相同能量的平均動(dòng)能而進(jìn) 入質(zhì)量分析器。3、質(zhì)量分析器是將同時(shí)進(jìn)入其中的不同質(zhì)量的離子,按質(zhì)荷比 m/e 大小分離的 裝置。4、離子檢測(cè)器與數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng):離子在分離后依次進(jìn)入檢測(cè)器中,檢測(cè)器負(fù)責(zé)采集放大 離子信號(hào),經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處理,繪制成質(zhì)譜圖。
離子源:離子源的種類(lèi)影響質(zhì)譜儀檢測(cè)物質(zhì)類(lèi)型的豐富度,在有機(jī)物化合物分析方向由最早 1918 年發(fā)明的電子電離(EI),發(fā)展到適用于大分子樣品的基質(zhì)輔助激光電離解析(MALDI)及在常 壓下可以直接將液態(tài)樣品離子化的大氣壓電離(API),而在無(wú)機(jī)物方向,電感耦合等離子體應(yīng) 用逐步廣泛。在一百余年的發(fā)展時(shí)間中針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)出了適用的離子化方法。目前能 否研發(fā)出各類(lèi)離子源來(lái)適配不同的應(yīng)用場(chǎng)景是企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)之一。
電子電離(EI):通過(guò)加熱燈絲放出電子,電子通過(guò)電場(chǎng)加速獲得高能量,被分析物獲得電 子能量而離子化。被分析物吸收能量后應(yīng)為化學(xué)結(jié)構(gòu)不同,裂解為獨(dú)立的碎片離子,常用于 有機(jī)分子的鑒定。缺點(diǎn)是電子攜帶的能量太大,離子化過(guò)于劇烈,常常得到大量的碎片離子, 無(wú)法獲得被分析物的分子量信息。且只能離子化氣體分子,主要用在揮發(fā)性較高,熱穩(wěn)定性 高,沸點(diǎn)低的有機(jī)物。
化學(xué)電離(CI):利用加熱燈絲產(chǎn)生高能電子進(jìn)行離子化,不同之處在于化學(xué)電離將試劑氣 體通入離子源中,先以電子電離的方式產(chǎn)生試劑離子,再與被分析物發(fā)生離子反應(yīng),比EI減 少了被分析物碎裂的機(jī)會(huì)。能夠得到完整的分子信息。適用于分析沸點(diǎn)低的被分析物,可以 觀測(cè)帶分子離子峰,這個(gè)技術(shù)被認(rèn)為是電子電離法互補(bǔ)的技術(shù)。
快速原子轟擊(FAB):由電子電離源改造而來(lái),將氙氣導(dǎo)入后通過(guò)類(lèi)似于電子電離源的設(shè) 計(jì),將燈絲加熱后產(chǎn)生的熱電子經(jīng)電壓加速到正極電離形成氙氣原子,之后再撞擊被分析物 是被分析物離子化??捎糜跓o(wú)機(jī)物與有機(jī)物的分析,最大的缺點(diǎn)在于基質(zhì)易電離產(chǎn)生干擾信 號(hào)。
激光電離解析(LDI):EI 與 CI 都需要將被分析物汽化,不適用于低揮發(fā)性,熱不穩(wěn)定及凝 聚態(tài)的被分析物。由此出現(xiàn)解析電離技術(shù)(DI),并在此基礎(chǔ)上發(fā)展出激光解析電離技術(shù) (LDI),利用激光將被分析物從樣本表面解吸附,同時(shí)形成氣相離子。與分析元素,無(wú)機(jī) 鹽,染料或者具有高吸光特性的分子。但是揮發(fā)性極低的生物大分子僅靠激光產(chǎn)生的熱量不 足以使分子揮發(fā),如果使用高激光能量照射,會(huì)使被分析物分子裂解成碎片,無(wú)法獲得完整 的離子信息。
基質(zhì)輔助激光電離解析(MALDI):由激光電離解析改進(jìn)而來(lái),使用基質(zhì)(大部分為有機(jī) 酸)作為化學(xué)反應(yīng)的媒介與被分析物混合共結(jié)晶產(chǎn)生的固態(tài)樣品,使得離子化過(guò)程比激光電 離解析更溫和,可以產(chǎn)生質(zhì)子化或者去質(zhì)子化的完整被分析物。該方法適用于非揮發(fā)性的固 態(tài)或業(yè)態(tài)被分析物的分析,尤其是對(duì)離子態(tài)或極性被分析物的電離效果最好,廣泛地應(yīng)用在 生物大分子的質(zhì)譜分析。缺點(diǎn)在于基質(zhì)的選擇與比例會(huì)影響分析效果,并且由于激光剝蝕被 分析物結(jié)晶表面,重現(xiàn)性較差。
大氣壓化學(xué)電離(APCI)/大氣壓光致電離(APPI):大氣壓化學(xué)電離是將化學(xué)電離方法擴(kuò) 展至大氣壓下進(jìn)行,借助電暈放電產(chǎn)生試劑離子,解決傳統(tǒng)化學(xué)電離加熱燈絲在大氣壓下會(huì) 產(chǎn)生強(qiáng)烈氧化反應(yīng)燃燒燈絲的問(wèn)題。大氣壓光致電離是利用光能激發(fā)氣態(tài)被分析物分子,使 其離子化為自由基離子或進(jìn)一步將被分析物質(zhì)子化生成離子。
電噴霧電離(ESI):通過(guò)金屬制的毛細(xì)管?chē)娽槆姵龊斜环治鑫锏乃芤簶悠罚⒃诟邏?電源的作用下由電場(chǎng)牽引噴霧形成有電荷的微液滴,通過(guò)去溶劑化的過(guò)程形成氣態(tài)離子進(jìn)入 質(zhì)量分析器內(nèi)。該方法不僅適用于蛋白質(zhì)大分子的分析,同時(shí)也適用于分析極性小分子。
電感耦合等離子質(zhì)譜(ICP-MS):主要用于元素分析,利用 ICP 優(yōu)異的離子化能力,搭配 高靈敏度的質(zhì)譜儀,除了對(duì)大多數(shù)元素有極低的檢測(cè)點(diǎn)之外,同時(shí)具備多元素檢測(cè)特性和同 位素分析能力,被廣泛地用于環(huán)境,食品科學(xué)及法醫(yī)鑒定等領(lǐng)域。
與質(zhì)譜連用的色譜(LC/GC):色譜與質(zhì)譜聯(lián)用可以大幅度降低樣品基質(zhì)帶來(lái)的影響,提高 質(zhì)譜定性,定量的能力。一般使用氣相色譜(GC)與質(zhì)譜儀聯(lián)用時(shí),最常選用 EI 或 CI 的離 子化方法,主要由于 GC 流出的分子為氣態(tài)且這兩種離子化方法也需要將樣品先汽化才能進(jìn) 行電離。液相色譜(LC)是對(duì)于分離含有高極性或高沸點(diǎn)的被分析物樣品最常用的分離技 術(shù)。ESI 由于可在大氣壓下將溶解的被分析物直接轉(zhuǎn)化為氣象分子離子,目前成為 LC 與質(zhì) 譜在線(xiàn)聯(lián)用中主要的離子化方法。
串聯(lián)質(zhì)譜分析儀:通常指兩個(gè)以上的質(zhì)譜分析器借由空間或者時(shí)間上聯(lián)結(jié)在一起所組成的分析方 式,常由英文縮寫(xiě) MS/MS 表示。在常見(jiàn)的串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)中,第一個(gè)質(zhì)量分析器的功能通常為選 擇與分離前體離子,而分離出的前體離子以自發(fā)性或通過(guò)某些激發(fā)方式進(jìn)行碎裂產(chǎn)生離子群,在 串聯(lián)的第二個(gè)質(zhì)量分析器中被掃描檢測(cè)后可以獲得串聯(lián)質(zhì)譜圖。目前串聯(lián)質(zhì)譜有兩大應(yīng)用,其一 是對(duì)于蛋白質(zhì)組學(xué)中以自下而上的方式對(duì)酶水解后的多肽進(jìn)行氨基酸的序列分析,另一主要應(yīng)用 在對(duì)特定化合物進(jìn)行定量分析。
空間串聯(lián)質(zhì)譜:借由兩個(gè)實(shí)體上不同的質(zhì)量分析器串接組成,以達(dá)到串聯(lián)質(zhì)譜分析的目的。 目前三重四級(jí)桿是使用最廣泛的空間串聯(lián)質(zhì)譜儀,其中第一與第三重四級(jí)桿質(zhì)量分析器具有 質(zhì)量分析功能,以組合射頻與直流電位的方式達(dá)到質(zhì)量選擇的目的,第二段四級(jí)桿為碰撞室, 僅以射頻電位方式操作。由于三重四級(jí)桿的碰撞室中氣體壓力遠(yuǎn)高于磁場(chǎng)分析器的碰撞室的 氣體壓力,因此在三重四級(jí)桿中離子束與中性氣體分子具有較高的碰撞次數(shù),用于定量分析 有較高的靈敏度。另一種常用的是飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜儀,具有高能量碰撞解離的優(yōu)點(diǎn)。
時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜:通過(guò)在具有離子儲(chǔ)存功能的質(zhì)量分析器上進(jìn)行,在不同時(shí)間點(diǎn)可以分別進(jìn)行 前體離子選擇后儲(chǔ)存,離子活化,產(chǎn)物離子分離,掃描后排出等模式。前體離子在進(jìn)入質(zhì)量 分析器后可先被選擇并儲(chǔ)存在分析器中,之后由離子活化解離后的產(chǎn)物離子可直接進(jìn)行質(zhì)量 掃描,并且可以反復(fù)進(jìn)行離子選擇、儲(chǔ)存與解離的步驟,可以在此類(lèi)具有離子儲(chǔ)存功能的串 聯(lián)質(zhì)譜儀上得到不同階段的結(jié)果。目前該儀器以傅里葉變換離子回旋共振分析器與離子阱為 主。
雜合質(zhì)譜儀:在串聯(lián)質(zhì)譜儀中,如果不同種類(lèi)的質(zhì)量分析器串聯(lián)則稱(chēng)為雜合質(zhì)譜儀。主要目 的是結(jié)合各式不同質(zhì)量分析器的特點(diǎn),經(jīng)組合后可獲得更好的串聯(lián)質(zhì)譜分析結(jié)果。 四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(Q-TOF)是主流形式,第一段四級(jí)桿借由組合射頻與直流電位變化 達(dá)到前體離子的篩選,第二段四級(jí)桿以固定射頻點(diǎn)位方式操作,可引導(dǎo)離子并作為碰撞裂解 室用。前體離子在第二段四極桿中經(jīng)由離子活化裂解后產(chǎn)生的產(chǎn)物離子,進(jìn)入飛行時(shí)間質(zhì)量 分析器中完成 MS/MS 的串聯(lián)質(zhì)譜分析。因?yàn)榻Y(jié)合了四級(jí)桿分析器中具有較高的碰撞裂解效 率的特點(diǎn)及飛行時(shí)間飛行器具有高質(zhì)荷比分辨率,非掃描式及高靈敏等優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于 蛋白質(zhì)組定性分析。
質(zhì)譜儀核心參數(shù)
分辨率:是指質(zhì)譜儀區(qū)分兩個(gè)質(zhì)量相近的離子的能力。分辨率越高同一物質(zhì)采集的分子量的 峰的精細(xì)程度越大,準(zhǔn)確率越高。但是分辨率設(shè)置越高,掃描需要的時(shí)間越長(zhǎng),一般在操作 中要同時(shí)兼顧分辨率和掃描速度。一般小于 1000 的分辨率叫為低分辨率,高于 10000 的分 辨率叫為高分辨率,
質(zhì)量范圍:質(zhì)量范圍是質(zhì)譜儀所能測(cè)定離子質(zhì)荷比的離子質(zhì)量范圍。不同用途質(zhì)譜儀器的質(zhì) 量范圍相差很大,穩(wěn)定同位素氣體質(zhì)譜儀的質(zhì)量范圍通常在 1~200 之間;固體質(zhì)譜儀的質(zhì) 量范圍大都在 3~380 之間;有機(jī)質(zhì)譜儀的質(zhì)量范圍從幾千到幾萬(wàn)不等,甚至更高。質(zhì)量單 位為 1AUM 或 1Da,被定義為碳 12 原子質(zhì)量的十二分之一。生物大分子的分子數(shù)量大于千 Da,用 KDa 為單位。
準(zhǔn)確度:指離子測(cè)量的準(zhǔn)確性。一般用真實(shí)值和測(cè)量值之間的誤差來(lái)評(píng)價(jià),單位 ppm (百 萬(wàn)分之一)。如果質(zhì)譜檢測(cè)極限在 1ppm,就表示能檢測(cè)含量在百萬(wàn)分之一的物質(zhì),主要取 決于質(zhì)量分析器的性能和分辨率的設(shè)置,對(duì)于高分辨率質(zhì)譜通常要求儀器的質(zhì)量測(cè)量準(zhǔn)確度 小于1mmu(或 10 ppm),才能滿(mǎn)足定性分析的需要。
靈敏度:是指檢測(cè)器對(duì)一定樣品量的信號(hào)響應(yīng)值,即最少樣品量的檢出程度。靈敏度取決于 離子源的電離效率和離子在離子源、分析器的傳輸效率和接收器的接收效率。
1.2 質(zhì)譜儀下游應(yīng)用市場(chǎng)廣闊
質(zhì)譜儀由于優(yōu)秀的性能被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等產(chǎn)業(yè):根據(jù) SDI《2015-2020 全球分 析儀器市場(chǎng)》統(tǒng)計(jì),2020 年全球質(zhì)譜儀市場(chǎng)中,生命科學(xué)、食品/農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和工業(yè)分別占 需求的 42%、26%、24%和 8%。質(zhì)譜儀擁有高通量、高效率、低成本、高度專(zhuān)一性與靈敏性的 優(yōu)點(diǎn),在生物醫(yī)藥與臨床檢驗(yàn)方面有著明顯優(yōu)勢(shì),是未來(lái)主要的應(yīng)用方向。2015 年-2020 年生命 科學(xué)和食品農(nóng)業(yè)方面的 CAGR 均達(dá)到 8%。
醫(yī)學(xué):其一在臨床醫(yī)學(xué)方面,質(zhì)譜檢驗(yàn)具有高靈敏度,高通量,高速分析的優(yōu)勢(shì),在新生兒 遺傳病篩查中,出生三天后采集腳后跟血液置于濾紙上,可以查出二十種以上的新生兒罕見(jiàn) 先天代謝異常疾病。在微生物檢測(cè)和激素檢查等項(xiàng)目上可以直接利用MALDI-MS分析或者用 色譜法進(jìn)行分離后再用串聯(lián)質(zhì)譜分析,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)方式的替代升級(jí)。其中 ICP-MS 主要 應(yīng)用在人體微量元素的檢查,MALDI-TOF 主要用于微生物的檢測(cè)。 其二在生物醫(yī)藥方面,液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)推進(jìn)了下游應(yīng)用,可以幫助進(jìn)行藥物的雜質(zhì) 分析和中藥的開(kāi)發(fā),在小分子檢驗(yàn)中應(yīng)用廣泛,項(xiàng)目包含類(lèi)固醇和生物胺等物質(zhì)。原因在于 與氣相色譜-質(zhì)譜相比有簡(jiǎn)單的流程和較高的通量,并且試劑價(jià)格比免疫試劑低很多,以及 對(duì)于新目標(biāo)檢測(cè)設(shè)計(jì)分析流程簡(jiǎn)單很多。
蛋白組學(xué):蛋白質(zhì)組泛指一個(gè)生命體內(nèi)所有的蛋白質(zhì),而蛋白質(zhì)組學(xué)是指針對(duì)一個(gè)蛋白質(zhì)組 做定性,定量及功能的分析。定性包括鑒定蛋白質(zhì)序列,翻譯后修飾及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互 作用等,定量分析著重比較蛋白質(zhì)組在不同狀態(tài)下的表達(dá)量差異。最早方法分為自上而下和 自下而上,自下而上是以水解酶將蛋白質(zhì)降解為多端多臺(tái),將這些多肽離子化并以串聯(lián)質(zhì)譜 分析,再組合所得多肽序列得到蛋白質(zhì)身份信息。自上而下是直接離子化蛋白質(zhì)并以串聯(lián)質(zhì) 譜直接裂解蛋白質(zhì)分析得到序列信息?,F(xiàn)在一般使用檢索數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)序。
食品農(nóng)業(yè):隨著人們對(duì)于食品安全關(guān)注度不斷提高,食品檢測(cè)力度也在順勢(shì)升級(jí),對(duì)于食品 以及農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方式、速度和數(shù)量都在不斷提升。質(zhì)譜儀在營(yíng)養(yǎng)成分分析,毒素檢測(cè), 摻假鑒別、轉(zhuǎn)基因檢測(cè)和農(nóng)藥殘留檢驗(yàn)等場(chǎng)景都發(fā)揮著不可替代的作用。目前高分辨質(zhì)譜法 被廣泛運(yùn)用,主要的使用儀器有三重四級(jí)桿與四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜儀。
環(huán)境監(jiān)測(cè):為了響應(yīng)國(guó)家日益嚴(yán)峻的環(huán)保要求,質(zhì)譜儀依托自身檢測(cè)速度快,精度高,抗干 擾能力強(qiáng),可同時(shí)檢測(cè)多種物質(zhì)的特點(diǎn),已經(jīng)逐漸滲透到大氣以及水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,對(duì)傳統(tǒng)的 光譜儀和各類(lèi)傳感器形成了替代作用。 GC-MS、LC-MS 可以分離微量有機(jī)污染物,利用色譜保留時(shí)間與質(zhì)譜儀中數(shù)個(gè)特征離子的 相對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行確認(rèn)對(duì)比以達(dá)到定性的目的。也可以由校準(zhǔn)曲線(xiàn)達(dá)到定量的目的,多數(shù)采用內(nèi) 標(biāo)法。ICP-MS 有高靈敏度與檢測(cè)極限,具有簡(jiǎn)單的質(zhì)譜背景,可在單一操作條件下獲得極 佳的分析效能,還可以進(jìn)行同位素的分析。在新型污染物方面,液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜有良好的 靈敏度,以三重四級(jí)桿最為普遍。而針對(duì) VOCs-揮發(fā)性有機(jī)化合物,主要檢測(cè)方式是 GCMS。
工業(yè)過(guò)程:隨著新能源和半導(dǎo)體行業(yè)的不斷發(fā)展,質(zhì)譜儀在工業(yè)制造過(guò)程中的價(jià)值也不斷凸 顯。在新能源領(lǐng)域主要的運(yùn)用是氦質(zhì)譜檢漏儀,可以在鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中的注液前后分別進(jìn) 行檢漏。ICP-MS 則可用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中硅片、光刻膠、芯片、試劑等無(wú)機(jī)檢測(cè),也可用 于對(duì)各類(lèi)無(wú)機(jī)污染元素進(jìn)行分析。
2、海外龍頭壟斷,國(guó)內(nèi)水平仍有差距
2.1 全球質(zhì)譜市場(chǎng)發(fā)展 全球質(zhì)譜儀
2025 年將達(dá)百億美元市場(chǎng):根據(jù) Transparency Market Research 的測(cè)算, 2018- 2026 年全球市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 為 7.7%,預(yù)計(jì)到 2025 年全球質(zhì)譜儀市場(chǎng)將超過(guò)百億美元,在下游 應(yīng)用領(lǐng)域需求的拉動(dòng)下,全球質(zhì)譜儀市場(chǎng)將保持穩(wěn)健增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。
質(zhì)譜儀市場(chǎng)份額高度集中:目前質(zhì)譜儀市場(chǎng)主要參與者為國(guó)際巨頭公司,這些公司依靠長(zhǎng)時(shí)間發(fā) 展形成的資金,專(zhuān)利壁壘以及市場(chǎng)認(rèn)可等優(yōu)勢(shì)壟斷市場(chǎng)。依據(jù)2020年銷(xiāo)售額統(tǒng)計(jì)主要參與者為沃 特世,丹納赫,布魯克,安捷倫,賽默飛,島津等巨頭公司,頭部 6 家公司占據(jù)了全球 90%以上 的質(zhì)譜儀市場(chǎng)份額。
中國(guó)需求增長(zhǎng)冠絕全球:在地區(qū)上來(lái)看北美地區(qū)在全球市場(chǎng)占有率最高,2020 年北美檢測(cè)儀器市 場(chǎng)達(dá) 23.6 億美元,占全球市場(chǎng)的 37.2%。原因主要系該地區(qū)醫(yī)藥,代謝組學(xué)與蛋白組學(xué)領(lǐng)域的科 研力度加大,推動(dòng)了當(dāng)?shù)刭|(zhì)譜技術(shù)與需求的發(fā)展。2020年亞洲市場(chǎng)占全球質(zhì)譜儀市場(chǎng)的20%;中 國(guó)是增長(zhǎng)最快的地區(qū),2015-2020 年 CAGR 達(dá) 6.8%,目前已成為亞太地區(qū)最大的質(zhì)譜儀市場(chǎng)。
2.2 國(guó)內(nèi)質(zhì)譜儀發(fā)展
受歷史原因影響,我國(guó)質(zhì)譜儀與世界先進(jìn)產(chǎn)品約有 20年的發(fā)展差距:我國(guó)質(zhì)譜儀行業(yè)起步較晚, 受到早期基礎(chǔ)學(xué)科薄弱,國(guó)內(nèi)工業(yè)體系不夠完備等因素影響,目前國(guó)內(nèi)質(zhì)譜在研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和應(yīng) 用技術(shù)領(lǐng)域落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。集中體現(xiàn)在核心零部技術(shù)、產(chǎn)品體系和布局、以及品牌影響力 的三方面:
1、核心零件技術(shù)
我國(guó)科研基礎(chǔ)較弱,技術(shù)落后于世界:質(zhì)譜儀具有快、微、精、穩(wěn)的特點(diǎn)。需要對(duì)離子實(shí)現(xiàn)納秒 級(jí)的分離和檢測(cè)、對(duì)最小電信號(hào)的識(shí)別、上百個(gè)零部件加工精度同時(shí)達(dá)到微米幾倍、幾十個(gè)電源 穩(wěn)定度同時(shí)達(dá)到萬(wàn)分之一的水平、技術(shù)難度極大。我國(guó)在質(zhì)譜儀在測(cè)試精度,進(jìn)樣速度、檢測(cè)速 度和使用穩(wěn)定程度均落后于世界。國(guó)內(nèi)掌握質(zhì)譜儀所涉及的原理、模擬、計(jì)算、設(shè)計(jì)、工程化、 工藝化、生產(chǎn)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)及維護(hù)等各環(huán)節(jié)專(zhuān)業(yè)技術(shù)的專(zhuān)業(yè)類(lèi)公司較少,主要由于發(fā)展方面面臨著 多重挑戰(zhàn),1)產(chǎn)學(xué)研用合作層面,國(guó)外高端儀器研發(fā)大多是企業(yè)和知名大學(xué)合作。工程師長(zhǎng)期 跟蹤科學(xué)家的科研過(guò)程并持續(xù)對(duì)接開(kāi)發(fā),持續(xù)周期較長(zhǎng)。2)國(guó)內(nèi)相較國(guó)外研發(fā)起步晚,基礎(chǔ)研 究薄弱,開(kāi)發(fā)多為購(gòu)機(jī)拆解,跟隨仿造世界先進(jìn)設(shè)備逆向開(kāi)發(fā)的模式。對(duì)于基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)和物理理 論基礎(chǔ)研究較國(guó)外有一定差距。3)缺乏研制人才,國(guó)內(nèi)在研發(fā)中能起到關(guān)鍵性作用,解決技術(shù) 難點(diǎn)的研發(fā)人員稀少,企業(yè)研發(fā)困難。4)國(guó)外專(zhuān)利技術(shù)的封鎖限制。根據(jù)《1997-2016 年專(zhuān)利 分析全球質(zhì)譜儀技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀和趨勢(shì)》的數(shù)據(jù),我國(guó)質(zhì)譜儀專(zhuān)利申請(qǐng)總數(shù)雖然位居世界第三,但 涉及核心技術(shù)專(zhuān)利與發(fā)達(dá)國(guó)家相比處于劣勢(shì)。
離子源和檢測(cè)器作為核心零件技術(shù)壁壘最高:在禾信儀器招股書(shū)中披露我國(guó)質(zhì)譜儀多采用高端通 用設(shè)備外采,核心零部件自產(chǎn)自研的模式,一方面高端零部件(例如真空系統(tǒng)分子泵,進(jìn)樣系統(tǒng) 等)市面上供應(yīng)商眾多,競(jìng)爭(zhēng)充分,外采可以節(jié)省自身研發(fā)費(fèi)用;而核心部件離子源和檢測(cè)器決 定了檢測(cè)物質(zhì)類(lèi)型的豐富程度以及檢測(cè)精度。我國(guó)在中低端設(shè)備領(lǐng)域基本實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)自研,而高端 技術(shù)仍然被外國(guó)企業(yè)掌控,例如靜電場(chǎng)軌道阱技術(shù)(Orbitrap)是賽默飛的獨(dú)家專(zhuān)利,并推出了 相應(yīng)商品化的高分辨質(zhì)譜儀,目前 Orbitrap 幾乎成為軌道阱質(zhì)譜的代名詞,在市場(chǎng)上有一定壟斷 的態(tài)勢(shì)。我國(guó)企業(yè)正積極研發(fā)離子源與分析器相關(guān)技術(shù),縮小國(guó)內(nèi)外差距,例如禾信儀器 2018 年自研取得 MALDI 的專(zhuān)利技術(shù),將技術(shù)差距縮短到 30 年內(nèi)。
2、產(chǎn)品體系和布局
國(guó)外巨頭產(chǎn)品布局廣泛,重視生物醫(yī)藥領(lǐng)域,在華營(yíng)收占比高:與國(guó)際巨頭企業(yè)相比,國(guó)內(nèi)企業(yè) 發(fā)展布局不平衡,主要集中在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,主要系環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域設(shè)備技術(shù)要求相對(duì)較低,研制 成功率較大,國(guó)內(nèi)過(guò)去環(huán)保政策愈加嚴(yán)格,行業(yè)較為景氣。而世界龍頭企業(yè)產(chǎn)品體系布局廣泛, 深度布局高毛利,高技術(shù)含量的生命科學(xué)與醫(yī)療診斷領(lǐng)域。作為全球最活躍的新興市場(chǎng),中國(guó)市場(chǎng)對(duì)整個(gè)科學(xué)儀器的影響力逐漸攀升,在華營(yíng)收成為跨國(guó)企業(yè)全球業(yè)績(jī)重要的一環(huán)。賽默飛、丹 納赫、安捷倫、島津等國(guó)外龍頭企業(yè)在華收入體量數(shù)十億到上百億人民幣,研發(fā)與服務(wù)逐漸趨于 本土化。相比之下國(guó)內(nèi)企業(yè)收入規(guī)模仍在億元級(jí)別。
3、品牌影響力
國(guó)產(chǎn)品牌影響力較小,獲得客戶(hù)認(rèn)同還需一定時(shí)間:由于國(guó)外龍頭長(zhǎng)期處于市場(chǎng)壟斷地位,高校、 科研單位等機(jī)構(gòu)在進(jìn)行尖端前沿研究時(shí)會(huì)優(yōu)先采用進(jìn)口大牌儀器進(jìn)行背書(shū),同時(shí)大型跨國(guó)企業(yè)不 斷在市場(chǎng)上推行新的標(biāo)準(zhǔn),鞏固自己的壟斷地位。因此即使國(guó)內(nèi)質(zhì)譜儀技術(shù)有所提高,品牌影響 力的與客戶(hù)認(rèn)同的建立還需要一定時(shí)間。在《質(zhì)譜儀技術(shù)進(jìn)展、自主創(chuàng)新研發(fā)和開(kāi)放使用現(xiàn)狀》 中指出 2020 年高校、科研院所和企業(yè)購(gòu)置質(zhì)譜儀和相關(guān)設(shè)備共支出 114.6 億元,其中進(jìn)口質(zhì)譜儀 占比 92%,國(guó)產(chǎn)占比僅 8%。
高端質(zhì)譜儀依賴(lài)進(jìn)口,美國(guó)成為我國(guó)質(zhì)譜儀最大進(jìn)口市場(chǎng):從國(guó)內(nèi)進(jìn)口來(lái)源地分布來(lái)看,美國(guó)、 新加坡、德國(guó)、日本是我國(guó)質(zhì)譜儀進(jìn)口數(shù)量靠前的國(guó)家。2020 年從美國(guó)進(jìn)口質(zhì)譜儀 4538 臺(tái),占 比 31.5%,位居第一;從新加坡、德國(guó)日本分別進(jìn)口 3879 臺(tái)、1980 臺(tái)與 1755 臺(tái),分別占比 26.9%、13.8%與 12.2%。
2026 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)可達(dá) 235 億元,國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)明顯: 我國(guó)近年來(lái)質(zhì)譜儀市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。根據(jù)智 研咨詢(xún)統(tǒng)計(jì),2021 年我國(guó)質(zhì)譜儀市場(chǎng)規(guī)模約 160.3 億元,約占全球總規(guī)模的三分之一。根據(jù)我們 預(yù)測(cè),按照國(guó)際質(zhì)譜儀市場(chǎng) 7.7%增速保守估計(jì),2026 年中國(guó)質(zhì)譜儀規(guī)模將達(dá)到約 230 億元。近 年來(lái)伴隨著國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商技術(shù)不斷追趕、中美貿(mào)易的摩擦帶來(lái)高端設(shè)備進(jìn)口影響與國(guó)內(nèi)政策的支持, 進(jìn)口依賴(lài)度從 2017 年的 84.47%下降到 2021 年的 73.36%。國(guó)內(nèi)質(zhì)譜儀行業(yè)逐漸擺脫歷史影響, 國(guó)產(chǎn)替代加速。
3、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型下的中日對(duì)比
中國(guó)目前處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與產(chǎn)業(yè)升級(jí)時(shí)期,與 20 世紀(jì) 70 年代中期至 80 年代中期的日本在各 方面有著較多的相似。通過(guò)研究日本的產(chǎn)業(yè)化升級(jí)做法可以一定程度映射中國(guó)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型背景下的 儀器行業(yè)的演繹邏輯。
3.1 日本的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型
日本二戰(zhàn)后對(duì)于物資的需求與政府政策的扶持,使整體產(chǎn)業(yè)重心由農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、紡織為主的勞動(dòng) 密集型產(chǎn)業(yè)向煤炭、鋼鐵等資本密集型基礎(chǔ)工業(yè)轉(zhuǎn)移。日本也進(jìn)入了人均 GDP 高速增長(zhǎng)的時(shí) 期,但是由于工業(yè)體系的不完善與市場(chǎng)的限制,日本工業(yè)主要是粗放式的重工業(yè)。70 年代初期布 雷頓森林體系瓦解,日元快速升值,依靠原料進(jìn)口與成品出口的日本加工型工業(yè)利潤(rùn)大幅下滑。 田中角榮為了應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)危機(jī),推出了列島改造計(jì)劃,企圖通過(guò)大規(guī)模的土地開(kāi)發(fā)與基建投資來(lái)彌 補(bǔ)不足。隨著第一次石油危機(jī)爆發(fā)與列島改造計(jì)劃帶來(lái)的產(chǎn)能過(guò)剩,日本被迫進(jìn)行第二次的經(jīng)濟(jì) 轉(zhuǎn)型。
日本政府出臺(tái)了一系列的政策推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí),針對(duì)傳統(tǒng)的重工業(yè)提出“減量經(jīng)營(yíng)”,1978 年出臺(tái) “特定產(chǎn)業(yè)安定臨時(shí)措施法”,將化肥、鋼鐵、石油產(chǎn)品等行業(yè)認(rèn)定為蕭條行業(yè),通過(guò)減產(chǎn),降 薪,抑制設(shè)備投資,降低庫(kù)存等手段提高行業(yè)生產(chǎn)效率,出清低端產(chǎn)能。針對(duì)新興產(chǎn)業(yè),在 1974 年日本政府發(fā)表《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期設(shè)想方案》中提出重點(diǎn)發(fā)展“資源能源節(jié)能型產(chǎn)業(yè)”和“技術(shù)密 集型產(chǎn)業(yè)”。而后在 1980 年的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期設(shè)想方案》中明確了技術(shù)立國(guó)的戰(zhàn)略,明確了以 電子信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)為中心的技術(shù)革新作為增長(zhǎng)動(dòng)力,發(fā)展知識(shí)密集型的新 興產(chǎn)業(yè)。
日本在政府政策支持下,制造業(yè)完成了重構(gòu),運(yùn)輸機(jī)械與基本金屬比重下降,電氣機(jī)械(含電子 設(shè)備)產(chǎn)業(yè)比例上升。日本在汽車(chē)與電氣上的節(jié)能化研發(fā)適應(yīng)了市場(chǎng)需求變化,汽車(chē)、電子產(chǎn)品 逐漸崛起,成為主要出口物,低技術(shù)含量的產(chǎn)業(yè)出口比例逐漸下降。產(chǎn)業(yè)的成功轉(zhuǎn)型順應(yīng)了日本 當(dāng)時(shí)產(chǎn)能過(guò)剩與勞動(dòng)力成本上漲的趨勢(shì),帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。從出口產(chǎn)業(yè)指數(shù)來(lái)看,以精密儀器 為代表的高端制造業(yè)大幅領(lǐng)先其他行業(yè)。
70 年代由日本通產(chǎn)省,大藏省和日本銀行指導(dǎo)和控制,通過(guò)大規(guī)模引進(jìn)國(guó)外技術(shù)與專(zhuān)利,走上縮 短與世界水平差距的捷徑,為 80 年代的儀器快速崛起奠定了基礎(chǔ)。以島津?yàn)槔?1970 年為止 同國(guó)外 19 家公司簽訂了 26 項(xiàng)技術(shù)引進(jìn)合同,僅分析儀器就有 9 項(xiàng)。公司基于引進(jìn)的技術(shù)在 1978-1985 年 8 年時(shí)間里在 21 個(gè)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了 74 個(gè)新產(chǎn)品。在二級(jí)市場(chǎng)中,1975-1984 年精密儀器行業(yè)漲幅居前,高達(dá) 532.8%,大幅超過(guò)同期日經(jīng) 225 指數(shù)漲幅。 儀器巨頭島津和日本電子在 該時(shí)期也實(shí)現(xiàn)了股價(jià)上漲 3.73 倍與 4.35 倍。
3.2 中國(guó)的相似之路
從宏觀層面來(lái)看,根據(jù)世界銀行統(tǒng)計(jì),2020 年我國(guó)研發(fā)支出占 GDP 的比重約為 2.4%,橫向?qū)?比日本在 1984 年科研經(jīng)費(fèi)占 GDP 的比重為 2.42%。我國(guó)目前年人均 GDP 約為 12000 美元,大 致相當(dāng)于日本 1980 年代水平。日本在人均 GDP 首次突破 1 萬(wàn)美元關(guān)卡后,第三產(chǎn)業(yè)占 GDP 比 重大幅度上升,而中國(guó)近 10 年隨著人均 GDP 快速增長(zhǎng),也經(jīng)歷了第三產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。面對(duì)過(guò) 剩產(chǎn)能,中國(guó)與日本“減產(chǎn)經(jīng)營(yíng)”相似,在 2015 年也提出過(guò)供給側(cè)改革,煤炭、鋼鐵等高耗 能、高污染行業(yè)中的過(guò)剩產(chǎn)能逐漸出清。
在產(chǎn)業(yè)層面,70 年代的石油危機(jī)迫使日本加大對(duì)于以石油為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)化石能源的投入,走向了 低能耗的發(fā)展路線(xiàn),而中國(guó)近些年也在新能源上加大投入和布局,在 2022 年提出了“雙碳”目 標(biāo),加快向清潔能源的轉(zhuǎn)型,同時(shí)推動(dòng)污染防治。1980 年日本提出的科技立國(guó)戰(zhàn)略極大地推動(dòng)了 半導(dǎo)體與通信行業(yè)的發(fā)展,與之相似,中國(guó)在二十大中強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略,實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域的國(guó) 產(chǎn)替代。 中國(guó)與 80 年代日本發(fā)展之間也有差異。首先,中國(guó)城鎮(zhèn)化率仍處于較低水平,改革開(kāi)放以來(lái)我 國(guó)城鎮(zhèn)化率顯著提升,但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有差距,目前我國(guó)城鎮(zhèn)化率剛超過(guò) 60%,而 1975 年 日本的城市化率達(dá)到了 75%,中國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展仍有一定的空間。而在需求上,中國(guó)雖然現(xiàn)在是世 界第一大的出口國(guó)家,但是貿(mào)易依存度逐漸下降,在逆全球化的趨勢(shì)下,我國(guó)提出了“以國(guó)內(nèi)大 循環(huán)為主,國(guó)內(nèi)外雙循環(huán)”的戰(zhàn)略。在我國(guó)完善的工業(yè)體系加持與國(guó)民收入持續(xù)增加作用下,未 來(lái)國(guó)內(nèi)將以?xún)?nèi)需作為主要?jiǎng)恿Α?
過(guò)去中國(guó)制造業(yè)高端領(lǐng)域十分依賴(lài)進(jìn)口,主要依靠日本、美國(guó)、德國(guó)等制造強(qiáng)國(guó)。自 2018 年中 美貿(mào)易摩擦后,日本和美國(guó)以科學(xué)儀器為代表的高端制造業(yè)對(duì)華出口出現(xiàn)了明顯下降。貿(mào)易摩擦 加速了我國(guó)國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程,在產(chǎn)業(yè)升級(jí)中,國(guó)內(nèi)高端制造業(yè)提升國(guó)產(chǎn)替代率將是未來(lái)的主線(xiàn)。在 與日本相似的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型背景下,伴隨著新能源,半導(dǎo)體,生命科學(xué)的快速發(fā)展,必將產(chǎn)生大量 的科研與檢測(cè)需求,科學(xué)儀器是轉(zhuǎn)型過(guò)程中必不可少的工具,而質(zhì)譜儀是 21 世紀(jì)中應(yīng)用范圍較 廣與技術(shù)含量較高的科學(xué)儀器。結(jié)合日本的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,以質(zhì)譜儀為代表的科學(xué)儀器一旦實(shí)現(xiàn) 技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代后,行業(yè)將迎來(lái)快速發(fā)展。
3.3“先端計(jì)劃”:日本 21 世紀(jì)儀器技術(shù)的重新趕超
進(jìn)入 21 世紀(jì),日本在經(jīng)歷過(guò) 90 年代低谷后,錯(cuò)過(guò)了第三次的技術(shù)革命,信息技術(shù)與科學(xué)儀器領(lǐng) 域以美國(guó)和歐洲為首的西方國(guó)家再度領(lǐng)先。日本為了擺脫對(duì)外的依賴(lài),在政策上制定了“先端計(jì) 劃”扶持日本先進(jìn)科學(xué)儀器發(fā)展。通過(guò)“先端計(jì)劃”十年的發(fā)展,日本儀器行業(yè)取得了快速的發(fā) 展,產(chǎn)生了大量研究成果。該發(fā)展路徑值得中國(guó)借鑒 日本 21 世紀(jì)初推出“先端計(jì)劃”,擺脫進(jìn)口依賴(lài):由于“廣場(chǎng)協(xié)議”的簽訂與 90 年代日本經(jīng)濟(jì) 泡沫破裂,發(fā)展陷入停滯,原先 80 年代領(lǐng)先的電子與精密儀器行業(yè)被美國(guó)與歐洲反超。2002 年 日本科學(xué)家田中耕一與美國(guó)科學(xué)家約翰芬恩共同發(fā)明的“對(duì)生物大分子的質(zhì)譜分析法”獲得了該年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),促使日本對(duì)先進(jìn)科學(xué)儀器領(lǐng)域的科技發(fā)展重新重視。當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的測(cè)量分 析技術(shù)及機(jī)器絕大多數(shù)掌握在美、德等發(fā)達(dá)國(guó)家的手里。根據(jù)《世界科技研究與發(fā)展》,為擺脫 對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與儀器的高依賴(lài)局面,2003 年 6 月,日本文部科學(xué)省制定了先進(jìn)測(cè)量分析技術(shù) 和設(shè)備自主研發(fā)項(xiàng)目的支持措施,選定對(duì)尖端分析計(jì)算測(cè)量?jī)x器要求高、有望產(chǎn)出重大科研成果 的研究領(lǐng)域進(jìn)行重點(diǎn)支持,并于 2004 年由 JST 啟動(dòng)了“先端計(jì)劃 ”。
推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)和可以孵化共同發(fā)展,提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力:根據(jù)《中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)》論文,先 端計(jì)劃的主要任務(wù)是開(kāi)發(fā)“世界獨(dú)一無(wú)二”,“世界第一”的測(cè)量分析技術(shù)和儀器設(shè)備,減少日 本對(duì)國(guó)外先進(jìn)科研儀器的依賴(lài)程度,推動(dòng)相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。主要發(fā)展方向?yàn)椋?)廣泛利用新原 理、新發(fā)現(xiàn)、新方法,創(chuàng)造出世界一流且全球最暢銷(xiāo)的獨(dú)創(chuàng)性測(cè)量分析系統(tǒng);2)面向社會(huì)需求 解決重要課題,支撐科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)造 3)推進(jìn)先進(jìn)測(cè)量分析領(lǐng)域象征透射電子顯微鏡、掃描透射 式顯微鏡、核磁共振、質(zhì)譜的品牌機(jī)的重點(diǎn)開(kāi)發(fā)。4)推動(dòng)與先進(jìn)測(cè)量分析領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn) 化國(guó)家戰(zhàn)略項(xiàng)目相銜接;5)發(fā)展核心基地,促進(jìn)整體發(fā)展,項(xiàng)目的具體目標(biāo)是解決日本國(guó)家層 面的科學(xué)問(wèn)題和提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
產(chǎn)生大量論文專(zhuān)利,商業(yè)化成果領(lǐng)先世界:先端計(jì)劃的實(shí)施在日本國(guó)內(nèi)催生了大量的論文和專(zhuān) 利,僅在 2004 年-2013 年十年間,該計(jì)劃共資助發(fā)表了論文 2774 篇。申請(qǐng)專(zhuān)利 1048 件。并在 國(guó)內(nèi)外獲得多項(xiàng)權(quán)威獎(jiǎng)項(xiàng)。該計(jì)劃實(shí)施至 2021 年截止,生命科學(xué)領(lǐng)域已成功商業(yè)化的成果共 18 件,材料測(cè)量領(lǐng)域的共 19 件,環(huán)境測(cè)量領(lǐng)域的 5 件和放射線(xiàn)測(cè)量領(lǐng)域的 9 件,部分成果在全球 先進(jìn)科學(xué)儀器領(lǐng)域市場(chǎng)具有領(lǐng)先地位,例如大阪大學(xué)和島津制作所于 2017 年開(kāi)發(fā)并已商業(yè)化的 Nexera UC Prep 半制備型超臨界流體色譜系統(tǒng),可應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域生物標(biāo)志的探索、藥品分 析、毒性評(píng)價(jià)和環(huán)境領(lǐng)域的污染物分析,將過(guò)去需要 1 周時(shí)間的 500 種殘留農(nóng)藥檢查縮短到 50 分鐘。該設(shè)備榮獲 Pittcon 2019 Editors Awards 金獎(jiǎng)。
3.4 國(guó)內(nèi)政策頻出,推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程
在 2018 年國(guó)家就將質(zhì)譜儀納入高端裝備制造行業(yè)中。2020 年美國(guó)出臺(tái)針對(duì)中國(guó)的《商業(yè)管制清 單》(The Commerce Control List,CCL)涉及對(duì)中國(guó)科學(xué)儀器的管制條款超過(guò) 2000 條,約占 總數(shù) 4510 條的 42%。對(duì)科學(xué)儀器的限制影響將不亞于對(duì)芯片限制的影響。此外進(jìn)口儀器存有數(shù) 據(jù)后門(mén),在國(guó)防軍事等重要科研領(lǐng)域有數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)。2021 年 5 月,財(cái)政部和工信部制定了《政 府采購(gòu)進(jìn)口產(chǎn)品審核指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)》,對(duì)進(jìn)口儀器采購(gòu)進(jìn)行了審核建議,其中四款質(zhì)譜儀器國(guó)產(chǎn)采購(gòu) 比例建議不低于 50%。進(jìn)口質(zhì)譜儀因?yàn)閴艛嘣?,整體售價(jià)比較高,國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜儀有明顯的價(jià)格優(yōu) 勢(shì),同時(shí)國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜儀廠(chǎng)商在服務(wù)響應(yīng)與定制化的方面有著明顯優(yōu)勢(shì),未來(lái)在儀器性能提升的基礎(chǔ) 上,國(guó)產(chǎn)儀器份額將進(jìn)一步提高,研發(fā)投入進(jìn)一步加大,實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代的正向循環(huán)。
近年政策支持力度加大:我國(guó)科研領(lǐng)域研究起步較晚,與發(fā)達(dá)國(guó)家存在不小的差距,但近年來(lái)國(guó) 家逐步重視科學(xué)研發(fā)投入,發(fā)布《加強(qiáng)從 0 到 1 基礎(chǔ)研究工作方案》、《高端智造再制造行動(dòng)計(jì) 劃》等文件,在政策支持下科研經(jīng)費(fèi)不斷增長(zhǎng),帶動(dòng)科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)對(duì)于高端儀器與配套服務(wù)需 求不斷增加,推動(dòng)我國(guó)儀器行業(yè)發(fā)展。
千億貼息貸款助力發(fā)展,學(xué)校采購(gòu)發(fā)力明顯:2022 年 9 月 28 日中國(guó)人民銀行設(shè)立 2000 億元設(shè) 備更新改造專(zhuān)項(xiàng)再貸款資金支持金融企業(yè)以不高于 3.2%的利率向醫(yī)院、高校等十個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行貸 款補(bǔ)貼。貸款由 2022 年 10 月開(kāi)始,至 2022 年 12 月截止。其中學(xué)校的采購(gòu)需求最為強(qiáng)烈,約 占采購(gòu)額比例的 60%。根據(jù)政府采購(gòu)網(wǎng)公示,2022 年電子顯微鏡招標(biāo)金額達(dá) 25.05 億,同比增 長(zhǎng) 348.92%。質(zhì)譜儀招標(biāo)金額達(dá) 22.32 億,同比增長(zhǎng) 436.84%。但根據(jù)政府招標(biāo)網(wǎng)從購(gòu)買(mǎi)儀器數(shù) 量統(tǒng)計(jì)仍以進(jìn)口為主,國(guó)產(chǎn)儀器只占 10%。推測(cè)原因主要是采購(gòu)單位以頭部院校為主,科研需求 較強(qiáng),需要最為先進(jìn)的儀器滿(mǎn)足需求。
4、海外公司發(fā)展經(jīng)驗(yàn)借鑒
在復(fù)盤(pán)國(guó)際儀器巨頭公司的成長(zhǎng)路徑中,平臺(tái)化是必不可少的發(fā)展階段,但是實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化的路徑 根據(jù)我們研究可以主要分為兩種模式,其一是深耕單一垂直技術(shù)細(xì)分領(lǐng)域,在該領(lǐng)域技術(shù)達(dá)到一 定規(guī)模后,通過(guò)與同行合作降低技術(shù)壁壘等方式實(shí)現(xiàn)橫向平臺(tái)化發(fā)展,島津制作所為該類(lèi)型公司 的代表。其二是通過(guò)合作、收購(gòu)等模式快速獲得跨行業(yè)技術(shù)與專(zhuān)利,形成平臺(tái)化和規(guī)?;瘍?yōu)勢(shì)后 再向各個(gè)領(lǐng)域垂直發(fā)展,安捷倫科技為該類(lèi)公司的代表。
4.1 島津制作所:深耕 X 射線(xiàn)發(fā)展,橫向拓展多行業(yè)儀器
在壟斷市場(chǎng)的巨頭中,日本的島津制作所擁有近 150 年歷史,該公司早年以 X 射線(xiàn)發(fā)現(xiàn)為契機(jī), 基于軍民合作的儀器創(chuàng)新,從一間專(zhuān)營(yíng)儀教學(xué)儀器細(xì)分領(lǐng)域的公司,逐步成長(zhǎng)為國(guó)際頂尖的綜合 性?xún)x器制造商,島津的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)值得中國(guó)儀器公司借鑒。
創(chuàng)立之初科教儀器發(fā)展
明治維新后日本政府解除了閉關(guān)鎖國(guó)政策,開(kāi)始從歐美各國(guó)引進(jìn)大批學(xué)者和技術(shù)工作者發(fā)展近代 教育與科學(xué)。其中尤其重視職業(yè)學(xué)校的發(fā)展,職業(yè)學(xué)校的開(kāi)辦為日本政府各部門(mén)培養(yǎng)了大批的職 業(yè)技術(shù)人才,同時(shí)也增加了教學(xué)和研究用科學(xué)儀器的需求。 當(dāng)時(shí)日本獲取科學(xué)儀器主要依靠海外購(gòu)入,為了滿(mǎn)足社會(huì)需要,島津源藏創(chuàng)立了島津制作所,由 修理進(jìn)口儀器逐漸變?yōu)槟7轮谱鳌?882 年島津制作所發(fā)布了《理化器械目錄表》,其中標(biāo)注“可 以根據(jù)科學(xué)需求制作任何產(chǎn)品”。科學(xué)儀器早期由技術(shù)先進(jìn)國(guó)家到發(fā)展中國(guó)家的傳播鏈條中必須 以人為紐帶,日本政府引進(jìn)的學(xué)者與技術(shù)工作者不僅傳播了儀器制造所需的基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí),同時(shí) 也帶來(lái)了在生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)與默會(huì)的知識(shí),島津的初創(chuàng)時(shí)期同樣采用了“學(xué)徒制”的管理模式,以 科學(xué)儀器為最終載體,以師徒員工關(guān)系為紐帶,將科學(xué)儀器的制造工藝固定下來(lái)。初期積累的相 關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)為島津抓住 X 射線(xiàn)的機(jī)會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
X 射線(xiàn)帶來(lái)儀器創(chuàng)新
1895 年倫琴發(fā)現(xiàn) X 射線(xiàn),同實(shí)驗(yàn)室助教岡村范為馳將該技術(shù)帶回日本,選擇與島津研究所合作 成立 X 射線(xiàn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所,為島津接觸世界最前沿的放射學(xué)研究提供條件。在明治維新后期,日本科 學(xué)研究開(kāi)始起步,但是進(jìn)口儀器渠道不暢。進(jìn)口的時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本過(guò)高,急需國(guó)產(chǎn)替代。1897 年 島津抓住機(jī)遇生產(chǎn)并出售教學(xué)用 x 射線(xiàn)裝置,占領(lǐng)了教育用 x 射線(xiàn)的主流市場(chǎng),而同類(lèi)進(jìn)口儀器 到 1899 年才在日本銷(xiāo)售。
軍民合作下的醫(yī)療轉(zhuǎn)型
X 射線(xiàn)作為顛覆式的創(chuàng)新,直接帶動(dòng)了放射診療的快速發(fā)展,一戰(zhàn)前期,日本大規(guī)模的軍事擴(kuò) 張,軍隊(duì)產(chǎn)生了對(duì) X 射線(xiàn)診療儀器的大規(guī)模需求。該類(lèi)型儀器日本市場(chǎng)主要被德國(guó)西門(mén)子公司壟 斷。在日俄戰(zhàn)爭(zhēng)期間由于進(jìn)口資源短缺,軍隊(duì)找島津合作改良開(kāi)發(fā)氰化物電池,極大地增加了與 軍方密切合作的氛圍。在軍方的要求下,1909 年島津推出了裝配 60 多個(gè)蓄電池的威爾斷續(xù)器感 應(yīng)線(xiàn)圈式直流大型醫(yī)用 X 射線(xiàn)儀器,并在日本陸軍中使用,成為了最早在日本生產(chǎn)的醫(yī)用 X 射線(xiàn) 儀器。 在 1914 年“西門(mén)子事件”與日本對(duì)德宣戰(zhàn)的影響下,西門(mén)子被迫離開(kāi)日本市場(chǎng),進(jìn)口產(chǎn)品被美 國(guó) GE、島津與日本電氣等公司取代。一戰(zhàn)時(shí)期日本進(jìn)口 x 射線(xiàn)診療儀器需要繳納 20%的關(guān)稅, 這一貿(mào)易保護(hù)政策使得島津、日本電氣等本土企業(yè)搶占了國(guó)內(nèi)中低端市場(chǎng)。二戰(zhàn)時(shí)期,日本對(duì)外 戰(zhàn)爭(zhēng)的長(zhǎng)期化與擴(kuò)大化,使得以中國(guó)為首的國(guó)際市場(chǎng)被迫向日打開(kāi),島津也不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破發(fā) 布新產(chǎn)品,迎來(lái)了快速增長(zhǎng)時(shí)期。
戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)修復(fù)需求促使島津進(jìn)入工業(yè)儀器領(lǐng)域
二戰(zhàn)過(guò)后,美軍先后接管島津多個(gè)分公司與工廠(chǎng),美日關(guān)系密切,日本依靠美國(guó)技術(shù)與資金扶持 將前沿科技應(yīng)用到民用與工業(yè)領(lǐng)域。而面對(duì)日本的戰(zhàn)后復(fù)蘇需求,島津開(kāi)始生產(chǎn)一系列裝置,支 持經(jīng)濟(jì)社會(huì)復(fù)興,實(shí)現(xiàn)了大量產(chǎn)品的商業(yè)化研制出的產(chǎn)品包括日本第一臺(tái)電子顯微鏡(1947 年),世界第一臺(tái)光電式分光光度儀(1952 年),日本第一臺(tái)直讀式發(fā)射光譜分析儀(1953 年),日本第一臺(tái)氣相色譜儀(1956 年),世界上最早的遠(yuǎn)程式 X 射線(xiàn)透視攝影系統(tǒng)(1961 年)。與此同時(shí),島津也不斷向工業(yè)儀器、航空儀器、控制儀器等領(lǐng)域拓展業(yè)務(wù)范圍。 島津 1896 年到 1917 年是在 X 射線(xiàn)儀器創(chuàng)新的起步探索階段,從 1918 年到 1930 年是 x 射線(xiàn)儀 器創(chuàng)新帶來(lái)的穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期,營(yíng)業(yè)收入年均增長(zhǎng) 7.1%。1924 年負(fù)責(zé) x 射線(xiàn)儀器的島津倫琴部年 產(chǎn)約 100 臺(tái),銷(xiāo)售額高達(dá) 70 萬(wàn)日元,接近公司總營(yíng)業(yè)額的 20%,1926 年島津倫琴部的銷(xiāo)量已經(jīng) 超過(guò)了 250 臺(tái)。在 1917-1937 年間隨著 x 射線(xiàn)診療儀器市場(chǎng)的擴(kuò)張,島津制作所的資本金從 200 萬(wàn)日元迅速增加到 1200 萬(wàn)日元,企業(yè)員工數(shù)由 358 人增長(zhǎng)到 2670 人。1931-1945 年是島津的起 飛與高速成長(zhǎng)時(shí)期,公司收入規(guī)模進(jìn)入了快速發(fā)展階段,營(yíng)業(yè)收入年均增長(zhǎng)達(dá) 25.9%。
70-80 年代跟隨日本產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,邁向現(xiàn)代化、平臺(tái)化發(fā)展
80 年代日本整體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整,政府制定計(jì)劃優(yōu)先發(fā)展科技與高端制造業(yè)。由于日本經(jīng)濟(jì)的繁 榮與工業(yè)化的快速發(fā)展,國(guó)內(nèi)掀起了一股“研究所熱潮”,以島津?yàn)榇淼墓驹敢庠谝恍┎荒?在短期內(nèi)產(chǎn)生商業(yè)化收益的項(xiàng)目持續(xù)投入研發(fā),雖然這一熱潮在 90 年代因?yàn)槿毡窘?jīng)濟(jì)下行,企業(yè) 資金壓力變大而停止,但是為以田中耕一為代表的企業(yè)科研人員實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破奠定了科研基礎(chǔ)。 島津在這一時(shí)期依靠國(guó)內(nèi)政策支持與企業(yè)自身的研發(fā)投入進(jìn)入了高端質(zhì)譜儀領(lǐng)域并站穩(wěn)腳跟。隨 后逐步將業(yè)務(wù)擴(kuò)展至全球范圍,先后在德國(guó)、中國(guó)、阿根廷、英國(guó)、新加坡,構(gòu)建起覆蓋歐洲、 美國(guó)、亞洲和大洋洲的研發(fā)結(jié)構(gòu)體系。 島津在 1970 年與瑞典公司 LKB 合作,將世上第一款量產(chǎn) GC-MS:LBK-9000 引入日本,開(kāi)啟了 島津的質(zhì)譜之路。之后通過(guò)與美國(guó)杜邦公司的技術(shù)合作,島津在 1978 年成功自制液相色譜儀 (LC)。并憑借百余年的技術(shù)積累,在 1985 年完成磁懸浮式渦輪分子泵(TMP)的制造。20 世 紀(jì)八十年代左右,島津在全球的銷(xiāo)售額達(dá)到 1000 億日元, 利潤(rùn)超過(guò) 100 億日元,企業(yè)資本超過(guò) 100 億日元。
現(xiàn)代島津進(jìn)入了穩(wěn)定增長(zhǎng)時(shí)期,已經(jīng)形成了包含分析計(jì)量?jī)x器、醫(yī)學(xué)儀器、工業(yè)儀器、航空設(shè)備 及其他的綜合性國(guó)際儀器巨頭。2011 年-2022 年公司營(yíng)業(yè)收入 CAGR4.91%,毛利率約穩(wěn)定在 40% 水平。2022 年生產(chǎn)各類(lèi)設(shè)備供給 432 臺(tái),員工人數(shù)共 13499 人,實(shí)現(xiàn)收入 4280 億日元,凈利潤(rùn) 660 億日元。其中分析計(jì)量?jī)x器占收入比重與研發(fā)開(kāi)支比重最大,分別為 65%/63%,醫(yī)學(xué)儀器與 工業(yè)儀器收入穩(wěn)定增長(zhǎng)。
島津在成立初期 19 世紀(jì)抓住了 X射線(xiàn)這一新興關(guān)鍵技術(shù),避開(kāi)了老技術(shù)范式中追趕領(lǐng)先者存在的 后發(fā)劣勢(shì)與當(dāng)時(shí)日本工業(yè)界技術(shù)薄弱的問(wèn)題。在初期產(chǎn)品定位于教學(xué)用儀器,極大程度地順應(yīng)了 日本教育革新的時(shí)代潮流。并且在關(guān)鍵技術(shù) X 射線(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)的同時(shí),對(duì)配套電源等設(shè)備不斷進(jìn)行 技術(shù)累積。一方面通過(guò)頻繁的論壇與產(chǎn)學(xué)結(jié)合模式,加強(qiáng)自身研發(fā)能力,并且促進(jìn)學(xué)??蒲泄ぷ?者的對(duì)島津儀器的了解和依賴(lài)程度。另一方面以電源等周邊通用配套設(shè)備打開(kāi)與軍方合作的突破 口,將 X 射線(xiàn)診療儀器落地到軍隊(duì)殖民地市場(chǎng)。而面對(duì)難以突破的技術(shù)和專(zhuān)利壁壘,島津積極尋 求國(guó)際范圍內(nèi)的同行合作,以合作獲取技術(shù)共享的機(jī)會(huì),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)研發(fā),吸收最先進(jìn) 技術(shù),最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)和超越。
4.2 安捷倫:并購(gòu)驅(qū)動(dòng)高速成長(zhǎng)
安捷倫是成立于美國(guó)的全球生命科學(xué)、診斷及應(yīng)用化學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)者,在通信、電子、半導(dǎo)體、測(cè) 量、生命科學(xué)和化學(xué)分析行業(yè)擁有悠久的創(chuàng)新和領(lǐng)先歷史。安捷倫歷史可以追溯到 1939 年創(chuàng)立 惠普公司,成功研發(fā)并銷(xiāo)售出第一臺(tái)產(chǎn)品阻容聲頻振蕩器。而安捷倫前身 F&M 由 Frank Martinez 于 1956 年成立,是當(dāng)時(shí)全球最大的氣象色譜儀生產(chǎn)廠(chǎng)商,1965 年被惠普收購(gòu),惠普由此進(jìn)入分 析儀器領(lǐng)域。1998 年惠普宣布戰(zhàn)略性重組計(jì)劃,建立一家獨(dú)立的測(cè)量公司和一家計(jì)算與圖像公 司,前者名為安捷倫科技有限公司,由元器件、測(cè)試與測(cè)量、化學(xué)分析和醫(yī)療儀器業(yè)務(wù)部門(mén)組 成,后者為人們熟知的惠普公司,包括惠普所有的計(jì)算、打印和圖像業(yè)務(wù)。隨著安捷倫以 2.1 億 美元上市,打破了當(dāng)時(shí)硅谷最大的 IPO 規(guī)模后,惠普公司將擁有的安捷倫股份分配給惠普股東, 自此安捷倫完全獨(dú)立。
安捷倫成立初包含儀器、化學(xué)分析、電子元件和醫(yī)療產(chǎn)品,并依靠過(guò)往惠普在儀器領(lǐng)域的研發(fā)經(jīng) 驗(yàn)逐步確立全球的領(lǐng)先地位,但在 2000 年美國(guó)科技泡沫破裂,受經(jīng)濟(jì)影響,安捷倫拆分與重 構(gòu),2001 年安捷倫將保健醫(yī)療部門(mén)出售給飛利浦。2005 年安捷倫將用于消費(fèi)和工業(yè)用途的半導(dǎo) 體集成電路業(yè)務(wù)出售。 2010 年后為轉(zhuǎn)型與分化時(shí)期,安捷倫與是德科技拆分,由是德科技從事原有的電子測(cè)量業(yè)務(wù),安 捷倫專(zhuān)注于應(yīng)用化學(xué),醫(yī)療診斷業(yè)務(wù)。公司通過(guò)大量的并購(gòu)獲取跨行業(yè)的技術(shù)與影響力,2010 年 收購(gòu) Varian,使得安捷倫正式進(jìn)入生命科學(xué)鄰域,2012 年收購(gòu)丹麥癌癥診斷公司 Dako,擴(kuò)大了 公司在生命科學(xué)領(lǐng)域的影響力,2016 年收購(gòu)了英國(guó)的測(cè)試公司 Multiplicom N.V,2017 年收購(gòu)了 英國(guó)開(kāi)發(fā)和制造拉曼光譜儀器的公司 Cobalt Light System, 2018 年收購(gòu)了毛細(xì)管電泳分子公司 Advanced Analytical Technologies,聚糖試劑生產(chǎn)商 ProZyme、韓國(guó)儀器分銷(xiāo)商 Yong In Scientific Co,2019 年收購(gòu)創(chuàng)新生命科學(xué)儀器龍頭 BioTek Instruments。通過(guò)分化與轉(zhuǎn)型,安捷 倫不斷完善自己的產(chǎn)品矩陣,形成了生命科學(xué)應(yīng)用(LSAG)、交叉實(shí)驗(yàn)室(ACG)、診斷學(xué)和 基因?qū)W(DGG)三大業(yè)務(wù)集團(tuán)。推出了數(shù)十種儀器與服務(wù)產(chǎn)品,其中安捷倫 ICP-MS 常年全球銷(xiāo) 量第一。
安捷倫 2022 年?duì)I業(yè)收入為 68.48 億美元,同比增長(zhǎng) 8.37%。公司 15 年后的大量并購(gòu)維持公司業(yè) 績(jī)的穩(wěn)定增長(zhǎng),2015-2022 年年均復(fù)合增速 5.09%,凈利潤(rùn) 12.54 億美元,同比增長(zhǎng) 3.64%,凈 利率達(dá) 18.31%。安捷倫持續(xù)維持高投入研發(fā),2020-2022 年投入研發(fā)分別為 4.95 億美元,4.41 億美元,4.67 億美元,分別占當(dāng)年?duì)I收比重 9.27%,6.98%,6.82%。此外對(duì)于新興市場(chǎng)每年持 續(xù)投入 3 億美元資本開(kāi)支。每年約 7 億美元高研發(fā)支出,保證了安捷倫在下游各行業(yè)技術(shù)路線(xiàn)的 商業(yè)化上保持的領(lǐng)先地位。
安捷倫除了用高研發(fā)投入保障先進(jìn)技術(shù)外,完善的銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)搭建為公司成長(zhǎng)提供了保障。根據(jù)公 司報(bào)告,安捷倫在全球美洲、歐洲與亞太地區(qū) 100 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)置有分工廠(chǎng)與網(wǎng)點(diǎn),設(shè)立了 26 萬(wàn)個(gè)實(shí)驗(yàn)室,每年與客戶(hù)或潛在客戶(hù)互動(dòng)超過(guò) 100 萬(wàn)次。憑借優(yōu)秀的銷(xiāo)售渠道,安捷倫成功地 進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),在中國(guó)擁有兩千多名員工,總部位于北京,在上海和杭州分別設(shè)有工廠(chǎng)和研發(fā)中 心,2022 年在華營(yíng)收 14.99 億美元,是除美國(guó)外最大市場(chǎng)。
5、重點(diǎn)公司分析
5.1 禾信儀器:專(zhuān)注時(shí)間飛行領(lǐng)域正向研發(fā)的國(guó)產(chǎn)化質(zhì)譜儀 “專(zhuān)精特新”小巨人
質(zhì)譜儀為主業(yè),技術(shù)積累豐富:禾信儀器成立于 2004 年,根據(jù)公司招股書(shū)披露,當(dāng)前國(guó)內(nèi)尚無(wú) 以質(zhì)譜儀制造為主業(yè)的上市公司。公司是集研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售與技術(shù)服務(wù)為一體的國(guó)家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)。公司創(chuàng)始人周振在德國(guó)讀物理學(xué)博士期間,師從垂直引入式飛行時(shí)間檢測(cè)器 發(fā)明人 A.F.Dodonov 教授與無(wú)網(wǎng)反射飛行時(shí)間檢測(cè)器發(fā)明人 Wollnik 教授,并于 2000 年成功研 制了分辨率達(dá) 20000 的高分辨率垂直引入式飛行時(shí)間質(zhì)譜儀,成為當(dāng)時(shí)國(guó)際同類(lèi)儀器中技術(shù)指標(biāo) 最高水平。
公司形成環(huán)境監(jiān)測(cè)+臨床醫(yī)學(xué)+實(shí)驗(yàn)室的三大業(yè)務(wù)布局:在大氣環(huán)境領(lǐng)域,公司主打 SPIMS、 SPAMS、AC-GCMS 產(chǎn)品系列;在水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域公司主打 ICP-MS 系列固定/車(chē)載水質(zhì)重金屬 應(yīng)急監(jiān)測(cè)系統(tǒng);臨床診斷領(lǐng)域公司推出全自動(dòng)核酸質(zhì)譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和全自動(dòng)微生物質(zhì)譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng); 在實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域公司推出三重四級(jí)桿液質(zhì)聯(lián)用儀(LC-TQ5100)、氣相色譜質(zhì)譜連用儀與電感耦合 等離子體質(zhì)譜儀。
受疫情影響收入下滑明顯,研發(fā)與銷(xiāo)售費(fèi)用增加導(dǎo)致凈利潤(rùn)下滑:根據(jù)業(yè)績(jī)快報(bào),2022 年公司 實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)總收入 2.80 億,同比下降 39.63%,主要原因系受疫情影響較大,部分地方政府財(cái)政資 金安排及項(xiàng)目招投標(biāo)流程、訂單簽訂、產(chǎn)品交付或項(xiàng)目實(shí)施、驗(yàn)收等均有不同程度的延后,公司 實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)-0.58 億,同比下降 173.59%,主要原因系營(yíng)收的下降和公司為拓展產(chǎn)品線(xiàn)與市 場(chǎng)造成的期間費(fèi)用的增長(zhǎng)。
環(huán)境監(jiān)測(cè)為主要業(yè)務(wù),技術(shù)服務(wù)占比不斷提高:根據(jù)招股書(shū)顯示,公司主營(yíng)業(yè)務(wù)收入按應(yīng)用領(lǐng)域 可以分為環(huán)境監(jiān)測(cè)、科研分析、健康醫(yī)療三大類(lèi),其中環(huán)境監(jiān)測(cè)占比最高,2021 年公司環(huán)保在線(xiàn) 監(jiān)測(cè)領(lǐng)域營(yíng)收達(dá) 2.89 億元,占比 62.23%。從收入結(jié)構(gòu)來(lái)看公司主要收入來(lái)源于 SPAMS 與 SPIMS 系列產(chǎn)品的銷(xiāo)售,2020 年公司兩系列產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)收入 1.58 億元,占全年收入的 50.59%。 (2021 年 SPAMS 與 SPIMS 系列收入口徑并入環(huán)保在線(xiàn)檢測(cè)儀器業(yè)務(wù))此外,技術(shù)服務(wù)收入占 比不斷提高,由 2016 年占收入比 9.05%提升至 2021 年占收入比重 27.05%,主要原因系公司累 計(jì)銷(xiāo)售儀器數(shù)量增加,技術(shù)運(yùn)維需求不斷增長(zhǎng)。
專(zhuān)注質(zhì)譜技術(shù),堅(jiān)持正向研發(fā):公司自成立以來(lái)堅(jiān)持正向研發(fā)的技術(shù)道路,對(duì)于質(zhì)譜底層技術(shù)積 累豐富。于 2019 年入選工信部第一批專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)(全國(guó)僅 248 家企業(yè)入選)。公 司的研發(fā)涵蓋了質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器、離子源、進(jìn)樣系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)和整機(jī)系統(tǒng)等諸多方面,通 過(guò)持續(xù)的自主研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化推廣,公司掌握的 14 項(xiàng)核心技術(shù)中 12 項(xiàng)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,剩余 2 項(xiàng)已突破關(guān)鍵技術(shù),正在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中。公司是國(guó)內(nèi)少數(shù)全面掌握單顆粒氣溶膠電離技術(shù)、電子 轟擊電離技術(shù)、真空紫外光電離技術(shù)、離子傳輸技術(shù)、飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)、多級(jí)離子移除脈沖技 術(shù)、高速離子探測(cè)、質(zhì)譜源解析等質(zhì)譜核心技術(shù)的企業(yè)之一。
大力研發(fā) Q-TOF,在國(guó)內(nèi)具有稀缺性:根據(jù)公司公告,公司擬投入 2280 萬(wàn)元研發(fā)高靈敏高分辨 串聯(lián)質(zhì)譜儀(Q-TOF),目前項(xiàng)目已完成設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、研制及工程驗(yàn)證,正在進(jìn)行應(yīng)用方法開(kāi)發(fā) 驗(yàn)證。目前國(guó)內(nèi)在 ICP、MALDI 等離子源與 TOF,TQ 等質(zhì)量分析器均普遍實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破,聚 光儀器、安圖生物等公司均有成熟產(chǎn)品。但 Q-TOF 研發(fā)技術(shù)壁壘高,目前市場(chǎng)上該類(lèi)儀器主要由 安捷倫、SCEIX、布魯克等國(guó)外巨頭占據(jù)絕大部分市場(chǎng)份額。
5.2 聚光科技:國(guó)內(nèi)儀器行業(yè)平臺(tái)化龍頭公司
國(guó)產(chǎn)高端儀器龍頭,應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展:聚光科技成立于 2001 年,經(jīng)過(guò) 20 多年技術(shù)沉淀和發(fā)展, 公司已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)高端分析儀器的領(lǐng)軍企業(yè),早期公司為環(huán)境檢測(cè)和工業(yè)過(guò)程分析提供檢測(cè)設(shè)備 和相關(guān)服務(wù),2015 年將質(zhì)譜儀業(yè)務(wù)單獨(dú)拆分,成立譜育科技專(zhuān)注于質(zhì)譜儀研發(fā),目前公司已經(jīng)掌 握了質(zhì)譜、色譜、光譜、前處理和理化分析等技術(shù)平臺(tái)。對(duì)于質(zhì)譜儀的核心零部件質(zhì)量分析器, 公司在離子阱、四級(jí)桿、三重四級(jí)桿和飛行時(shí)間四種技術(shù)道路上實(shí)現(xiàn)了成熟的產(chǎn)業(yè)化和開(kāi)發(fā)迭代 能力。
過(guò)往業(yè)績(jī)受 PPP 影響較大,公司重新聚焦高端儀器制造:公司在 2022 年 Q1-Q3 實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 21.75 億元,同比增長(zhǎng) 4.19%,歸母凈利潤(rùn)-1.09 億元,同比下滑 78.55%。公司自 2019 年來(lái)業(yè)績(jī) 波動(dòng)較大,主要原因系在環(huán)境監(jiān)測(cè)景氣度提升時(shí)期,公司作為龍頭企業(yè)業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)較快,19 年后隨 著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇,PPP 項(xiàng)目整頓等因素影響公司業(yè)績(jī)?cè)鏊傧禄?。公司?2020 年開(kāi)始逐漸剝離相 關(guān)業(yè)務(wù),上海安譜與中科光電不再并表。2022 年聘請(qǐng)新的總經(jīng)理韓雙來(lái)先生后,公司未來(lái)戰(zhàn)略重 新聚焦于高端儀器制造行業(yè)。
子公司譜育科技專(zhuān)注高端科學(xué)儀器研發(fā),2021 年凈利潤(rùn)同比+122%:2015 年聚光科技將質(zhì)譜儀 業(yè)務(wù)剝離,成立子公司譜育科技,專(zhuān)注高端科學(xué)儀器制造。公司自 2011 年至今承擔(dān) 30 多項(xiàng)國(guó)家 和地方重大科學(xué)儀器專(zhuān)項(xiàng),公司產(chǎn)品線(xiàn)不斷突破,目前譜育科技實(shí)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)譜與無(wú)機(jī)質(zhì)譜的全產(chǎn) 品體系的覆蓋,根據(jù) 2021 年報(bào),譜育科技新簽合同額約 13.4 億,較上年同期增長(zhǎng)約 65%,公司 實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 9.63 億元,同比+63%,實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn) 1.24 億元,同比+122%,成為公司重要的增長(zhǎng)點(diǎn)。
全能型科學(xué)儀器平臺(tái),在研項(xiàng)目眾多:公司在質(zhì)譜、光譜、氣相色譜、樣品前處理等細(xì)分儀器領(lǐng) 域廣泛布局,下游覆蓋環(huán)境、生命科學(xué)、半導(dǎo)體、工業(yè)等,在高端質(zhì)譜儀領(lǐng)域公司具備深厚的研 發(fā)基礎(chǔ),主要產(chǎn)品為 ICP-MS、GC-MS、LC-MS,在高端質(zhì)量分析器中實(shí)現(xiàn)了三重四級(jí)桿的技術(shù) 突破。目前公司擁有 12 個(gè)在研項(xiàng)目,在各領(lǐng)域的技術(shù)壁壘不斷深化。
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