近日，中國科學院褚君浩院士在第十屆中國半導體設備年會上發表了主題為《智能時代背景下儀器設備技術》的演講。

褚君浩院士說道，智能時代背景下儀器設備技術主要有以下幾個方面的問題，智能時代背景下的科學儀器的科技創新、促進儀器設備核心技術的發展。從第一次工業革命機械化時代，第二次工業革命電氣化時代，第三次工業革命信息化時代，到現在處在信息化時代的后期高端發展時期，思想理念技術都會有巨大變化。

智能時代的核心是智能化的系統，包括三個方面。第一是動態感知，靠傳感器；第二是智慧識別，靠大數據靠物理模型；第三個是自動反應，靠控制技術。

智能時代的技術趨勢

智能化時代的技術趨勢是智能化，包括智能化分布式新能源系統，能源互聯網；智能化復雜體系、人工智能、智慧城市；智能化的制造技術、先進材料、極端制造；智能化的診斷、修復技術、智慧醫療；傳統工業的智能化升級。智能化的核心是芯片技術，產業形態是儀器設備化。

儀器設備

智能時代背景下儀器設備至關重要。半導體的芯片、核心元部件都要依賴于儀器設備制作，所以儀器設備的水平決定了半導體芯片和核心元部件的水平。同時，做出來的半導體的芯片和核心部件，又用于儀器設備里，反向決定了儀器設備的水平。因此儀器設備是核心。

現在國產在很多設備領域有著喜人的進展。不少本土企業產品已經能夠用于28nm產線，部分產品如中微公司的CCP刻蝕機甚至已經進入了臺積電最先進的5nm邏輯芯片產線。其他領域也取得了可觀的成績，如下圖所示。2016年國產化率普遍較低，但是2020年又了明顯的提升。

所有的儀器設備的制造原理都包含了運動形態的轉化。光學助力光學儀器，還有聲、熱、電、磁等等，把所有這些部件組合到一個系統里，就會使得這個系統具有強大的功能。現在國內光譜分析儀已經占領很大的市場，這些儀器里面的核心就是芯片。

這些芯片和基本的元部件就要依賴于集成電路芯片企業來做，也就是跟設備密切相關。

智慧城市

如今人工智能可以實現自動分揀、無人駕駛，各種智能機器人發展非常快，智慧地球的建設得益于這些技術的發展。

具體來說，傳感器、感知互聯分析反應等所有智慧城市的建設，也要通過儀器設備來實現。智慧地球有三大信息化技術基礎，即互聯網、物聯網、大數據和云計算；還有四個層面，全面透徹的實時感知：傳感器；寬帶泛在的互通互聯：數據傳輸；智慧融合的判斷分析：處理模型；及時快捷的行動反應：動作執行。智慧地球的五大應用是城市綜合管理、交通物流貿易、能源環境安全、醫療文化教育、城市社區安居。

科技創新促進儀器設備核心技術發展

儀器設備里有很多核心技術，包括材料技術、自動返回自動控制技術、信息傳感技術、智慧分析，掌握了這些核心技術，儀器設備的水平才能提高。這些技術中最重要的兩個其中一個是實時感知，也就是傳感器。另一個是智慧分析。從模型分析到數據分析，各類傳感器在儀器里面起到了決定性的作用。國產設備和國外的差距很大方面也取決于儀器設備里的傳感器水平。

日常生活當中傳感器無所不在，汽車里面的傳感器壓力、溫度、位置等等，這些傳感器的水平都決定了汽車的功能。現在還在發展高性能傳感器，它比人的感官功能更強大，千里眼、順風耳、慧眼金睛。

這都說明傳感器的發展趨勢是：高精度、高靈敏、高速響應高穩定性、高可靠性微型化、柔性化、多功能集成化數字化、智能化、無線通信化增強環境適應能力、綠色、環保、節能。

所有這些傳感器的發展首先跟它本身的芯片技術相關，另外是這些傳感器的發展水平高低也決定了要研制的設備的水平高低。有了傳感器，得到的數據就會增加，有了數據以后，傳感器可以再次分析，從而助力下一步的應用。