助力国产SEM创新发展，聚束科技高通量技术打破国外垄断
——聚束科技创始人之一、副总经理李帅专访
分析测试百科网讯 作为观察微观世界的“科学之眼”，电子显微镜在生命科学、材料、电子半导体等各领域的应用日益广泛，但长久以来该市场都被进口产品垄断。近年来一匹黑马出现在电子显微镜市场上，不仅打破了国外垄断，且带来了巨大的应用想象空间。这匹黑马就是2015年成立的聚束科技（北京）有限公司（以下简称聚束科技）。分析测试百科网到访聚束科技北京总部，采访了聚束科技创始人之一、副总经理李帅，他分享了聚束科技创业至今的故事，并为我们展示了高通量电镜应用的广阔空间。
分析测试百科网总经理卞利萍（左）与聚束科技副总经理李帅（右）
独一无二的高通量（场发射）扫描电镜Navigator-100
李帅首先介绍了聚束科技的高通量（场发射）扫描电镜，通过对快速成像技术、纳米平台、高速偏转以及AI控制的系统化创新设计，实现了高通量成像，成像速度可达到传统电镜的数十倍以上。以半导体领域为例：半导体工艺线宽从100nm量级到至今的5nm，工艺制程中的缺陷检测也变的至关重要。半导体元器件进行失
效分析往往需要采用先进的物理、冶金及化学的分析手段，而传统扫描电镜成像速度慢，智能化程度低，难以满足半导体工业要求。扫描电镜分辨率高（纳米级），景深大而且可以从几十倍到几千倍连续扩大，是材料研究和分析的重要工具。
数据的对比会更直观：24Kx24K大小的图像，聚束科技的高通量扫描电子显微镜仅需6.5s即可扫描完成，而对于普通扫描电镜，相当于600多张图像，要一次性采集完成。
高通量（场发射）扫描电子显微镜Navigator-100
高通量（场发射）扫描电子显微镜Navigator-100高通量性能将为客户带来如下好处：
（1）成像速度快，是传统扫描电镜的10倍以上，大幅提高样品的成像速度。
（2）如果客户需要构建扫描电镜机群，比如以前需配置10余台电镜，现在只需2-3台Navigator-100，大幅降低购置成本。
（3）从创新性上分析，传统扫描电镜电子探测器大多为荧光体+光电倍增管的器件组合，由于二次电子与光子的相互转换，导致整体量子效率很低。而高通量扫描电子显微镜采用自主开发设计的直接电子探测器，优化了探测器效率及探测器搜集比例，尤其是BSE的收集，效率可达到85%以上，极大地提升了信噪比。全自动化设计还脱离了传统电镜需要专人操作的工作方式。Navigator-100不仅帮助客户拍好照片，也帮助他们实现自动化与无人化的分析工作，帮助他们在开发和科研过程中分析问题、解决问题。
第二款产品是Clippers快船系列全自动显微扫描仪，是聚束科技推出的高稳定性微米级高速扫描系统，拥有独立色彩处理通道，可确保更加自然准确的色彩还原和图像清晰度，轻松获取高精度、高品质的全景数字切片图像。同时还可与Navigator-100高通量扫描电镜对样品成像，帮助用户快速获取精细超微结构细节。
Clippers快船系列全自动显微扫描仪
明星团队 立志打造与众不同的科学仪器
李帅回顾了公司的创立动因：“三位创始人是合作了十几年的同事和伙伴，一直在做半导体工业在线专用半导体电子显微镜。这种显微镜是非常智能化而且全自动化的设备，2015年我们决定把多年的技术积累移植到科学仪器中，再发挥一些创造性，最终做出来与众不同的产品。”
此前，科学仪器中的电镜是中国被“卡脖子”的产品，长期被进口品牌控制。李帅表示：电镜行业发展至今已愈60年，发展已经极为成熟，若想进入该行业，必须打造一款与众不同或是特色鲜明的产品。“公司三位创始人结合其半导体行业背景，将更注重产品的稳定性、全自动化、智能化，而半导体行业要求的高通量正是显著的特色，我们已经形成十几年的技术积累。当初我们也是靠着这一想法和理念打动了投资人。”李帅说到。三位创始人与投资人特别关注中国仪器行业的发展，了解、知道中国需要先进的检测设备来帮助国家实现从科研到工业的全产业链发展，所以大家一拍即合，借助这个契机成立了聚束科技。“从15年到现，聚束科技在五年的发展时间里一直朝这个目标去奋进，期望做好中国创造的科学仪器，做出有代表性、标杆性的仪器产品。”李帅说到。
“众所周知，生命科学对于电镜的要求极为苛刻，不仅要求高分辨率，同时也要求高通量。传统电镜虽然已满足高分辨率的要求，但在分析通量上却不能满足测试的需求。我们的第一个客户——中科院自动化所韩华团队就是因为高通量的特点选择了聚束科技的产品。” 李帅分享了聚束科技在17年的一个故事：“本来他们计划采购十余台电镜进行脑神经成像，但考虑其较慢的分析速度一直迟疑不决。在聚束科技第一代样机出现后，高通量特性引起了他们的兴趣。经过试用后，他们采购了三台聚束科技的产品，直接替代了原来十余台的电镜机群，这对于我们来说具有里程碑式的意义，证明了高通量电镜在生命科学领域的适用性”。
中科院自动化所的三台聚束科技扫描电镜
此后，聚束科技的高通量扫描电子显微镜一炮而红，在半导体芯片、地矿、材料学等领域快速打开了市场。“目前，我们同自动化所韩华教授团队进行合作，共同进行3D脑成像分析。此外我们也与钢铁研究院王海舟院士、清华大学朱静院士开展高温合金研究，实现跨尺度、高通量表面分析工作。”李帅说到。
通过上述成功案例，李帅总结了用户选择聚束科技扫描电镜的原因：高性能与高通量。即在高分辨率条件下，实现真正的高通量分析。“凭借这一特色，让客户在实际体验后不得不选择我们的产品。虽然我们的产品价格并不便宜，甚至在选择某些配置后高于国外产品，但正由于我们的特色优势让客户体验到产品的真正价值，因此我们有底气与国外产品开展针尖对麦芒的竞争。我们也将努力将选择聚束科技产品的用户打造成标杆案例，在行业内推广，最终使聚束科技成为电镜界的标杆企业。”
高通量扫描电子显微镜的应用
李帅表示：聚束科技产品在保持与国际品牌相同的分辨率条件下，成像速度方面有压倒性优势。使扫描电镜从传统意义的纳米“照相机”变成纳米“摄像机”。客户在实际体验后最大的感受是：高通量能大幅提升科研项目的推进速度与生产效率。
神经成像方面的应用
李帅举例了脑神经成像方面的研究案例。在研究AI技术时，需要探索人脑的神经结构或是动物的脑神经结构。例如研究果蝇或者小鼠的大脑，需要将其脑组织处理成像豆腐块一样的样本，然后将其切成超薄切片放到电镜中观察。如果人们观察1 m3苍蝇的脑子，传统电镜可能要花数年时间，这是不可想象的。但如果使用聚束科技的高通量电镜，拍照速度达到传统电镜的20倍左右，原来需要花费花一年时间研究，现在只需要一个月就可以完成，为研究人员在时间上带来了非常重大的改观。
高通量扫描电子显微镜每天产生的图片数据以TB量级计算，对于这种大体量数据的分析，需要配合后端数据分析和算法建模，通过重构技术将脑组织切片复原、重构，最终了解神经之间联系、不同细胞间是如何传递信息。
谈到高通量扫描电子显微镜和传统扫描电子显微镜的应用区别时李帅表示：高通量扫描电子显微镜就像是一辆F1赛车，非常快、非常适合精专的大数据量处理。而传统扫描电子显微镜更像一台通用化的家用轿车，它可完成一般的通勤工作，但对大量数据分析，特别是精专领域并不擅长。高通量扫描电子显微镜将光学系统、数字成像系统、探测系统、数据处理等系统模块，全部按照快速成像要求设计，配合高通量分析软件，最终打造出一辆符合赛道需求的高级的“赛车”。
大数据分析催生高通量扫描电子显微镜在实验室领域的应用
聚束科技团队来源于工业电镜领域，李帅也谈到工业级电镜和实验室电镜产品的差别：两者最大区别在于检测目标的多样性与单一性。实验室产品需要服务不同检测人员与科研项目，检测目标与形式呈多样化，因此要求这类产品具有多功能性与扩展性，例如需要加装不同的探头、符合不同的分析模式等。而工业级电镜更加简单、直接。例如FabIP保护分析，其目的就是为了精确分析芯片的构造，查看竞争对手是否侵权。工业级用户的需求单一，对稳定性、可靠性要求非常高，要求设备连续工作，而且检测样本数量极大。客户报告只需要一个最终的分析结果——对或错，亦或是怎么改进工艺。
随着时间的推移，科研领域也逐渐追求大数据分析，这一点更贴近工业领域的需求。例如生命科学、高性能材料等研究领域，人们已经开始进行大数据分析，甚至某些课题组或者团队已经开展专一化、专业化的电镜进行分析。因此，工业级产品与实验级产品的界限也在慢慢模糊。
建立全套电镜解决方案
无论是光学显微镜还是电子显微镜，拍一副好看的图、艺术化的图都不是最终目的。人们利用显微工具的最终是要看到图后蕴含了哪些未知物，以及背后隐藏的意义。作为仪器生产厂商，在图像后处理方面需要与行业专家合作，共同研发相关配套软件。就像医生阅读CT片一样，不能要求每个医生都会读片，但借助一定的手段可以判断病因。
目前，分析软件的发展趋势是借助现代人工智能、AI算法等帮助试验人员进行分析，而非通过人工方式进行分析，所以这是非常广阔的市场与应用领域。“因此，我们需要同材料、生命科学、医疗、算法、人工智能等各行各业的专家合作，将我们后端配套软件做好，配合从前端样品制备，到设备检测，再到后端数据处理，为用户提供全套的解决方案。用户最终需要不仅是一张好图片，而是需要解决问题的全套方案。所以我们仪器的用户与合作者，无论是前端还是后端，都会在全链条中扮演重要作用。”李帅说到。
聚束科技：做中国电镜第一品牌
回顾历史展望未来李帅表示：全球电镜行业发展已经60余年，虽然中国早在上世纪五六十年代便已经自主研制电镜产品，但目前远远落后于国际顶级品牌。目前国家更深刻地意识到自主产品的重要性，聚束科技等企业近年来已在电镜领域发力，逐渐推出很多中高端产品，这是一个非常好的信号。
“对于聚束科技来说，当前最重要的是要练好内功，打好自己的基础，尤其在核心技术开发上，一定要有亮点、保持优势，这样才能在行业之中立于不败之地。”李帅说到，“聚束科技在产品开发中始终贯彻高通量、智能化、自动化的理念。这一点体现在当前主打的高通量（场发射）扫描电子显微镜Navigator-100型产品中。明年我们将推出全新的Navigator-110型，将整合更多的探测手段与分析手段，同时贯彻我们的高通量理念，进一步提升分析速度。”
作为一家初入市场的公司，相关产品还需要多做一些打磨，多做一些修炼。无论是技术本身还是公司团队，都需要在研发产品过程中成长。虽然聚束科技在电子显微镜高通量分析方面的细分市场有所建树，但产品也需要在未来进行深耕，挖掘更多的潜力。“电镜作为一种应用工具，所涉及的领域非常多，尤其是许多新兴领域对于电镜来说是一个‘富矿’，例如锂电池行业材料检测、地矿行业石油勘探等都可能会成为电镜行业下一个爆发点。如果我们这款‘革新性’的电镜进如到这些行业，我相信会给相关行业的使用者带来不一样的想法。”李帅说到。
5年的发展对于科学仪器公司来说极为短暂，但科学仪器公司若想有更好的发展，还需要不断深耕、不停打磨产品与技术，保持核心产品特色。李帅表示，就像聚束科技研发特色高通量电镜一样，通过学习、利用半导体行业高度智能化、高通量检测产品，进而形成具有独特技术的科学检测仪器，形成“标签”，让客户体验与感受到与众不同的产品和价值。
