从中国色谱“芯”崛起看中国电子“芯”的希望

什么叫色谱“芯“

如同电子芯片一样，任何一个在世界上能够长时间垄断的核心技术、关键材料、部件及产品，都不是短期内形成的，而是经过一批顶级技术团队长时间的专注研发，最后依靠先进的技术和极致的工艺形成极高的技术壁垒，让后来者难以逾越。

在生物制药领域及实验室分析检测领域，也有一种关键材料，被称为色谱“芯”，这就是色谱填料。色谱技术可以对复杂组分里的各种物质进行有效分离，因此被广泛地用于生物医药、化药和中药、食品安全、环境监测、材料、石油化工等领域。在生物制药工艺中，几乎所有生物分子的分离和分析都是依赖色谱技术。因此，色谱填料作为整个色谱分离系统的核心，被誉为色谱“芯”。

正如同没有芯片就没有半导体工业一样，同样如果没有色谱芯，就无法分离出纯的药物分子，因此也就无法生产治病救人的生物药，甚至连生物技术的研究都会受阻。除了生物制药领域，关乎广大人民群众身心健康的食品安全、药物质量检测和环境分析领域，同样离不开色谱芯，其重要性可想而知。

具体来说，色谱“芯”通常是指具有纳米孔道结构的微球材料，其粒径在微米尺度范围，跟头发丝的直径大小在同一个数量级，而色谱填料上面的孔径，则是以纳米衡量，大小在5-100纳米范围，是微球直径的千分之一。由于色谱芯孔道小，因此具有极高比表面（1克色谱芯材料比表面积相当于足球场那么大）。为了满足其选择性吸附和分离性能要求，微球表面还需要偶联一些特殊功能配基，使其具有选择性吸附和分离目标分子功能。用于生物制药分离纯化或实验室分析检测的色谱芯，制备要求极高，商业价值大、技术难度大，需要整合当今世界多个前沿领域的交叉技术，涵盖材料、化学、物理、和生物多个领域。目前，世界上只有少数几家欧美和日本公司具备色谱芯规模化生产能力，基本垄断了包括用于分析检测和生物分离纯化的色谱“芯”材料，及其用色谱“芯”组装成的色谱柱。

中国色谱走过严重缺“芯”时代

近年来，在中国政府强大科研经费的支持下，在众多色谱科研工作者的共同努力下，中国的色谱技术基础研究已取得巨大进展。中国在色谱领域发表科研论文数量从2011年就超越美国，成为世界上在该领域发表文章数量最多的国家。然而，与发表文章数量不相匹配的现实却是：我国色谱关键材料和设备的产业化技术一直非常落后。无论是走进生物制药的生产车间还是走进科研院所的实验室，可以看到80%以上色谱仪器或色谱系统都是进口的，即使在不足20%的国产色谱仪器中，其核心部件也是依赖进口；更重要的是色谱系统的心脏—色谱芯，几乎100%是国外的。科研成果与实际应用的严重脱节，可见一斑。

前段时间的中兴事件，使中国电子产业缺“芯”的弊端和风险暴露无疑。其实，中国色谱领域也长期处于缺“芯”状态。由于色谱芯产品质量要求苛刻，制备技术壁垒高，生产难度大，同时研发时间长、投资大、风险高，因此国内从事色谱产品生产的厂家一般都没有意愿也不具备条件从事色谱芯的研发和产业化。正如国内电子产业厂家主要是依靠购买国外芯片和核心器件，然后组装成下游电子设备去销售，中国色谱公司更多的也是去购买国外色谱填料组装成色谱柱子出售，或者是直接买色谱填料的基球做表面偶联配基然后卖给客户，却很少有研究底层色谱芯的制造技术的公司。短期看的确是投资小见效快。但关键材料始终被国外公司垄断，企业命运完全掌控在国外公司手里，要么是随时可能突然被停止供货，要么是被迫支付高额费用。

其实色谱界就曾发生过类似于中兴事件的“断芯事件”。几年前，某国外公司为了占有中国日益增长的分析检测用色谱柱市场，突然停止向中国公司供应分析用色谱填料，导致数十家中国从事色谱柱装填和生产的公司破产。只是由于实验室分析检测的领域小，公众关注程度和影响力小，没有像中兴事件引发这么大的震动。

色谱填料是生物制药分离纯化生产工艺的核心，而分离纯化占据了整个生物制药生产成本的50-80%。一直以来，中国用于生物制药生产的关键设备和耗材如色谱芯和色谱柱系统基本依赖进口。由于国外公司的长期垄断，这些材料在国内的销售价格不仅高于国际市场30%以上，而且供货周期长，价格每年还要增加10%以上。低成本优势原本是中国制造在全球竞争中获胜的关键因素之一。很多产业只要转到中国生产，就可以把成本控制得很低。然而，目前中国生物制药产业，却有个奇怪的现象，在中国生产的抗体药物成本远高于国外进口生物药的成本。究其原因，抗体生物制药的主要成本不是人工而是生产用的耗材和设备，而耗材和设备都依赖进口，其在中国的价格又高于国际市场的价格。同时，用于生物制药分离纯化的色谱填料属于制药工艺不可分割的组成部分，不可随意更换。也就是说，一旦国内的制药公司选定了某国外公司色谱填料进入药物生产工艺后，即使国外供应商涨100%价格，企业也不得不用。因此，中国生物制药产业能否有竞争力，关键取决于关键材料和核心技术是否能够实现突破。电子行业如此，生物制药行业亦如此。

坚守初心 创造中国色谱芯

作为一家致力于中国自主创新的高科技公司，纳微公司创立之初，就坚持“以创新、赢尊重、得未来”的发展理念，以创造出属于中国自己的色谱芯为己任，使得关系到全社会生命健康与安全的生物制药产业不再受制于人。做出这种选择，与我在国外的经历和感受有着内在关联。

我在美国生活和工作十多年，80-90年代去美国留学的中国绝大多数学生都是学数理化生，毕业后留美一般也是从事技术工作，而且很多都做到美国公司的核心技术层，这充分说明了中国学生的聪明和勤奋。尽管如此，还是有不少美国人从心底里对中国人有偏见，他们认为中国人只会拷贝别人的技术，缺乏创新能力，生产的产品也是价廉质低。这些经历和感受深深地刺痛了我，因此我希望回国坚持做一个创新型企业，来证明中国的企业也有创新和技术引领能力，也会推动世界技术进步。

虽然公司创业初期有很多机会做短平快的项目，也有不少投资人跟我说，他们非常看中我们的技术创新能力，只要我们愿意做低端一点的产品，他们就愿意给我投资。但是投资人并不看好我们做色谱芯，认为与中国大环境不相匹配，风险太大。

一是技术风险。因为做色谱芯就像做电子芯片一样，属于高难度底层技术和产品，不仅技术壁垒高，工艺复杂，面对的又是世界在该领域最顶级的竞争对手，这些公司由于长期处于垄断地位，具有超额的利润和强大的财力，因此聚集了该领域最顶尖的技术专家和工艺人才，同时还拥有通过多年研发形成的领先技术和极致工艺壁垒，以及强大的知识产权保护墙等，后来者要突破是极其困难的。

二是环境不利。中国过于浮躁和急功近利的大环境，非常不利于公司团队沉下心来长期坚持研发攻关核心技术，解决产业化过程的层层困难。

三是产业化风险。由于国内欠缺高质量的基础原材料和设备，也会大大增加对质量有苛刻要求的色谱芯产业化过程的难度。

四是收益风险。即使产业化成功了，由于国内知识产权保护制度尚不健全，再加上高科技企业在国内需要承担沉重的value added tax(VAT)等因素，使得中国高科技企业必须承担更高风险和更高投入，而且即使成功了，也不能保证高回报。相比美国，由于美国没有value added tax(VAT)，而且对知识产权有严格法律保障，因此可以确保高科技项目一旦成功就可以长时间获得超额利润。在美国，有大把的风险投资首选高科技项目，尽管成功概率也不是特别高。基于这些顾虑，中国的风险投资人对色谱芯这样的高科技项目都不太敢涉足。

面对众多投资人的质疑和反对，我义无反顾地选择了坚持走创造中国色谱“芯”这条高难度、高风险、长周期，注定是不平坦的道路，因为色谱芯对中国生物制药、食品安全检测、环境监测、实验室分析检测等众多民生和科技领域来说至关重要。当然我也想通过色谱芯这种高难度的项目实施来证明中国企业也是有创新能力的，也同样可以引领全球的技术进步，赢得世界同行的尊重。

当然纳微的中国色谱芯创造之路绝不平坦，历经“十年磨一剑”，可谓是困难重重，“九死一生”！

在十年的漫长研发和产业化过程中，公司不只是要解决国外垄断核心技术壁垒及产业化过程每个环节的各种问题，还得面对部分股东和管理团队的意见分歧和压力，特别是公司在陷入低谷以及资金短缺时，部分股东和高管质疑项目前景，甚至提出要终止项目；产品在导入市场时，还会遇到国外厂家的封杀及国内外客户对中国品牌的不信任等非技术性问题，以及由于国内对知识产权不尊重，必须防范和担心技术泄露风险等等。

在如此困难的情况下，纳微团队始终坚守初心，始终坚定不移地研发原创技术，终于成功开发出完全自主创新的中国色谱芯。

跨领域创新 突破色谱芯技术壁垒

硅胶色谱填料由具有分离效果好，分辨率高等特点，已被广泛地用于胰岛素，多肽、手性药物、抗生素、中药等大规模分离纯化中。也成为实验室分析检测最常用的色谱填料。硅胶色谱填料的组成是二氧化硅，与沙子相同。我常常跟朋友开玩笑说，硅胶色谱填料虽然源之于沙子，但高性能的硅胶色谱填料用金子却换不来。

在纳微做出第三代硅胶色谱芯技术之前，硅胶色谱填料的发展已经历过两代技术的更新。

第一代技术是70年代研制开发的无定型硅胶，制备技术简单，填料形态不规则，粒径分布宽，装成的柱子柱效低，稳定性和重复性差，且使用寿命短，往往是一次性使用，因此会产生大量的固废物，造成巨大的环保压力，国外已逐步淘汰，国内仍在大规模生产。

第二代硅胶色谱填料产品是80年代国外开发出来球型硅胶色谱填料。这种填料形态一致性好，尤其是小粒径球形硅胶(<10微米)的出现，极大地改善了硅胶色谱填料的分离性能，使得制备色谱成为工业分离纯化最重要的方法。因此球型硅胶被广泛地用于生物药（如胰岛素，多肽）、手性药物、抗生素、中药等大规模分离纯化。但由于其制备技术壁垒高，筛分设备昂贵，工艺技术复杂，长期以来，中国国内企业一直无法生产出合格的球型硅胶色谱填料。

国际上大规模制备球型二氧化硅胶的第二代技术主要依赖喷雾干燥法和溶胶--凝胶法。纳微如果按照国际上通用的方法或技术路线去做，只能是跟随，很难做到国外水平，更无法超越，也无法赢得国际同行或竞争对手的尊重。因为只要是国外有的技术，即使我们是自己独自做出来的，国外也会认为我们是拷贝来的。而且按国外的技术方法，还绕不开筛分工艺壁垒和昂贵设备投资。我们清醒认识到，即使我们有钱可以买得起国外的设备，短期内也很难做到与国外同等水平的产品，规模和经济效益上也难以与国外竞争。基于此，纳微要成功做出色谱芯，必须走出一条自己独特的创新之路！

纳微在缺资源、缺资金、缺人才的情况下，从零开始，艰苦创业，但幸运的是纳微有一支在材料，化学，生物组成的跨领域的技术专家团队，通过长期坚持不懈的努力下，创造性地把有机高分子微球的精准制备技术嫁接到无机二氧化硅的微球制造上，一举突破了多孔二氧化硅微球材料粒径大小和粒径分布精准控制技术难题，既解决了国外垄断技术壁垒，又绕开了复杂的筛分工艺，而且具有生产效率高，质量稳定性好，固废少，绿色环保等特点，实现了业界科学家长期追求的目标。

纳微的技术解决了第二代硅胶制备技术无法控制粒径大小和分布的难题，成为名副其实的新一代硅胶色谱填料制备技术，使中国在该领域从原先的技术空白，一步跨越成为核心技术的引领者，并成功带动了世界高性能硅胶色谱填料制备技术的进步，树立起第三代技术的标杆。

实现色谱芯产业化 

耐心、恒心、信心、决心缺一不可

很多人都会低估产业化的难度，包括我自己在内。认为技术突破了，就很快会有产品。残酷的现实却是，绝大多数的实验室技术成果无法最终转化成产品或成功产业化。 一项技术的突破只能解决一个产业化过程中一个点的问题，而一个成功的产业化需要解决多维系统问题：不仅要突破核心技术壁垒，还要解决产业化过程中原材料供应、仪器设备、资金和人员、中试放大、生产成本、经济效益、人员管理、市场和营销等方方面面的问题，任何一个微小环节问题没有解决，技术产业化就可能失败。因此无论是创业还是技术转化项目，成功是小概率事情。

纳微的产业化道路同样走得异常艰难和漫长。

当在实验室证明可以利用高分子微球制备技术来控制无机二氧化硅微球的粒径和粒径分布问题时，我们都很兴奋，经过放大生产，很快推出一款世界上首创的单分散硅胶色谱填料，其粒径精确性和均匀性达到前所未有的水平。然而令人意想不到的是，这款产品推到市场上没多久，就不得不退出，原因是由于孔径结构没有控制好，导致硅胶色谱填料机械强度不够，客户使用时容易破碎，造成硅胶色谱填料寿命短。

从市场退出后，我们不得不通过几年的潜心研发，才解决了二氧化硅孔道结构控制技术难题，从而改善了硅胶机械强度。

然而事情还没有到此结束，色谱填料的最终产品需要在二氧化硅基球上偶联功能基团或配基，因此我们又花了几年时间去解决基球表面功能化的问题。

即使至此，仍然路漫漫其修远兮！，因为填料必须装在柱子里才能测试和应用，装柱好坏会影响色谱填料测试的效果，因此我们又组织研发团队，解决装柱的技术问题，并通过大量的实际应用，来证明色谱填料性能的好坏，并不断地加以改进，最后才做出有竞争力的色谱芯产品。

从纳微色谱芯的研发成功到产业化成功的过程可以看到，做色谱芯这种产业底层技术(foundation technology)不像做应用技术或组装技术，只需要解决一个层面的技术或工艺问题，并能买到核心材料和部件就可以很快组装成产品，拿去销售并产生效益。这也就是为什么中国在很多领域可以把组装和应用做到世界最大，因为组装和应用往往是短平快项目，中国人又聪明勤快，因此可以做得很好。但色谱芯这种产业底层技术和产品，不仅需要有颠覆性的粒径控制技术，还需要解决孔径结构的控制技术，表面功能化技术，装柱工艺及应用工艺等，一环套一环的上层技术问题，其中每层技术既相互制约，又相互支持，任何一个层面的技术没有解决到位，都不可能做出好的色谱芯产品。电子行业的芯片也一样，不仅要做好电路设计，还要做好精密加工，还要有配套的操作系统和应用软件。任何一个问题没有解决，芯片都不可能成功实现产业化。而每一个环节技术和工艺要做好都需要花费大量的精力和时间，因此做色谱芯和电子芯片这种产业底层技术需要有足够的耐心、专注的恒心、坚持的信心和一张蓝图绘到底的决心，这恰恰是目前中国人欠缺的。这也就是为什么中国有14亿人口，培养了最多的理工科技术人员，又有足够的经济体量和基础，产业却没有芯的原因。

另外需要指出的是，技术产业化项目失败，有时并不完全是技术障碍，由于这种底层技术风险大，投资长，在漫长的产业化过程中，尤其是公司在低谷时或资金短缺时，企业股东和管理层不可避免对项目产生怀疑并引起分歧和矛盾，结果就会导致项目半途而废。很多公司包括纳微在内都会经历过这种非技术层面的困难。我想，即使是像中兴这种中国顶级的高科技企业，一直没把底层芯片做出来，恐怕也远非技术因素。

靠创新和实力，打开市场赢得尊重

中国公司的技术往往都是“拿来主义”，因此即使做得再大也很难赢得尊重，只有真正具有创新能力的公司，能为世界技术进步做出贡献，才有可能获得尊重。

纳微凭借世界独有的创新技术和高性能的产品，用真正的中国色谱“芯”， 敲开了非常保守的欧洲制药公司大门，赢得了国外同行和客户的认可和尊重。

纳微第一个成功案例是一家具有百年历史的欧洲制药公司，以前其生产用的色谱填料一直从以高质量和高性能闻名的世界500强日本公司购买（详见《赢得尊重》）。纳微的中国色谱“芯”，用实验数据让欧洲制药公司从原来的不相信到震惊，最后决定把使用了十多年的日本产品替换成纳微的产品！这在以保守著称的欧洲制药公司是绝无仅有的事情。这样的改变完全不是因为纳微的产品价格低，而是纳微创新性的色谱填料能够使欧洲制药公司的生产效率提高了近4倍，纳微用了3000升填料就达到日本13000升填料生产效率水平，不仅为客户创造了巨大效益，提高了药品的纯度和质量，而且大幅度减少了污染排放。这家世界500强日本公司做梦也没想到，会输给一个不知名的中国小公司，而且输得心服口服，从此对纳微很尊重。

令我深感遗憾的是，纳微的色谱芯不是首先被中国制药公司使用，而是被最保守的欧洲制药公司所接受和采用。中国先进的技术和产品之所以会很快被欧美公司认可，与国内外商业理念和市场环境的差异有很大关联。虽然欧美对中国公司也存在偏见，但他们相信客观的实验数据和结果，也愿意去尝试，而中国商业环境更复杂，人为的因素考虑多于客观的实验数据。当然随着国外的客户的使用，已经有越来越多的中国生物制药公司开始使用纳微的产品，国外长期垄断中国色谱填料的历史一去不复返了。（详见《中国原料药厂家何去何从》。

尊重，来自真正的实力！ 尊重，来自绝对的领先！纳微跨领域的创新创新性技术，不仅一举打破外国公司长期垄断格局，结束了中国高性能硅胶色谱填料完全依赖进口的历史，并使中国在该领域异军突起，成为世界范围内该项核心技术的领跑者！国际著名品牌的硅胶色谱填料粒径分布系数CV值普遍大于10%，而纳微科技的硅胶色谱填料小于3%；（注：粒径分布系数CV值越小，微球均匀性和一致性越好，性能也越好）。如果国外产品要做到纳微这种粒径均匀的水平，产品合格率将不到5%，而纳微的产品合格率几乎是100%。因此根本不是一代的技术！

每次纳微带着产品参加国际展会时，都会遇到一个尴尬的问题，欧美客户都会问：您们是从日本来的吗？他们根本不敢相信这是一个中国公司做出来的。因为单分散硅胶色谱填料是该领域科学家长期追求而始终未实现的目标，是拥有众多人才及强大财力的国际最顶级公司一直想做却没能做出来的技术和产品，更何况中国色谱填料原来一直处于空白状况。

今天，我们可以非常有底气地说，在色谱领域“断芯事件“在中国再也不会发生！ 

色谱芯崛起的反思与展望

反思中国色谱“芯”的创新创造过程，我深深体会到，在中国，从新技术的研发到产业化，其路漫漫，需要克服不亚于“蜀道难”的重重难关，尤其是电子芯片和色谱芯这种长期被国外垄断的产业底层技术和产品！

首先，产业底层技术壁垒高，工艺复杂，面对的又是世界上在该领域最顶级的公司，这些公司由于长期处于垄断地位，具有超额的利润和强大的财力，因此聚集了该领域最顶级的技术和工艺人才，同时还拥有通过多年研发形成的领先技术和极致工艺壁垒，以及强大的知识产权保护墙等，后来者要突破是极其困难的。如果要突破国外垄断公司的技术壁垒就必须要颠覆现有技术，而跨界或跨领域创新最有可能实现核心技术突破。

其二，从实验室走向产业化，必然要经历一个相当漫长而艰难的过程，核心团队需要有强大的意志力和学习能力，方能在中国目前过于浮躁和急功近利的大环境中，坚守初心，做到长期坚持、专注研发，攻克核心技术，并及时解决产业化过程的层层困难。耐心、恒心、信心和决心，缺一不可。

其三，在中国目前大环境尚不完善时，尤其是知识产权保护制度和税收体制不健全时，使得中国高科技企业必须要承担更高投入和更高风险，而且即使产业化成功了，却不能保证有高回报时，从事高科技产业化的科学家和企业家更需要有国家情怀，承当起国家和历史使命，明知道这条道路非常艰难和漫长，也要带领核心团队坚守初心，在浮躁的社会环境下，潜心奋斗，走出由于产业缺芯，任人宰割的被动和屈辱的局面。

中国是具有创新和奋斗精神的民族，改革开放以来培养了大批优秀的科研人员，又有足够的经济基础和体量。本来过去的十年，是中国集中优势攻克产业核心技术的最佳时期，但由于过分追求经济增长，导致急功近利，重商轻技，赚快钱、快赚钱成为主流，错失了产业建“芯”的良机。

“亡羊补牢，犹未晚矣”。此次中美贸易战，特别是中兴事件所引发的对核心技术前所未有的举国关注，使得国家可以更加清醒的认识到产业缺芯的致命短板，希望国家能痛下决心进行科研体系，知识产权，税收体制深化改革，创造一个有利于科技创新的大环境，同时，也将唤醒一批科学家，企业家及投资人，能够挺身而出，主动承担起国家和民族使命，用中华民族的智慧、耐性，去攻克产业核心技术难关，从根本上解决中国产业缺芯的问题。

中国色谱“芯”已经闯出一条成功之路！ 期盼更多的中国“芯”早日问世，希望有一天中国的电子芯片也能像色谱芯一样，从国外不愿意卖给中国，到需要从中国购买最先进的产品。当然这个过程并不容易，也没有捷径。

苏州纳微科技有限公司（简称：纳微）是专注于研发和生产高精度、高性能和高附加值微球材料的国家高新技术企业，致力于打造世界领先的纳微米球精准制备和应用技术平台，已成为世界上能够提供最多品种和规格的纳微米球材料的公司之一。纳微可以提供粒径从5 nm到1000 μm范围内、不同结构、不同材料组成、任意大小单分散微球，产品种类超过3000种，成为世界上提供最多跨领域应用的单分散性微球产品的公司。目前公司已拥有40多项发明专利，产品成功地应用在生物制药、食品安全检测、环境监测、医疗诊断、 液晶显示及LED照明等重要领域。纳微微球产品包括LCD间隔物塑胶球、边框硅球、导电金球、光扩散微球、标准颗粒、聚合物层析介质、硅胶色谱填料、磁珠等。公司生产的微球不仅具有精确的粒径大小和高度的均一性，且可对微球形态、孔径结构、比表面积及表面功能基团进行精准调控。纳微的多项技术和产品不仅打破了国外的垄断，填补国内空白，还开创多项世界独有的微球精准制造技术，赢得国际同行的高度认可。

纳微科技位于苏州工业园区的色谱芯材料

生产和研发基地

纳微生产的色谱芯可以满足实验室分析检测到大规模分离纯化的需求，产品涵盖了单分散硅胶色谱填料，聚合物反相色谱填料，离子交换，疏水，分子筛及亲和层析介质等。