编者寄语：
2024年年初，我们曾盘点过国产电镜“五胡十六国”之形势，时隔半年，这个仪器设备制造业细分领域的形势已经变化纷呈，有的崛起诞生，有的中道崩殂；和历史上一样，这是一个炼狱般的时代，混乱值爆表，战乱频仍，生灵涂炭；这也是一个梦幻般的时代，精彩度冲天，风云迭起，英雄辈出；让我们一起来追寻他们近半年的路径和身影吧......
中科飞测 skyverse.cn
半导体量测的成名悍将中科飞测，今年已在紧锣密鼓地筹备规划其电子束量检测产品线和部门，成为今年率先下场进军半导体电子束量测的半导体大厂；
半导体设备市场规模主要受下游市场需求驱动，与半导体产业景气状况紧密相关。随着全球 5G 以及先进制造业的快速发展、下游集成电路产品需求的提升，晶圆厂、封装测试厂对新工艺的研发及产线投资建设力度随之加大，进一步带动半导体设备的需求快速增长；同时，国内半导体企业为保证自身产线稳定，亦逐步加大国产设备采购。2018 年至 2020 年，中国大陆半导体设备市场分别同比增长 59.30%、2.59%、39.18%，复合增长率达到 19.50%，保持快速增长趋势。中国半导体产业的快速发展为公司提供了良好的发展环境与机遇。
中科飞测一直专注于集成电路检测和量测两大领域，通过在光学检测技术、大数据检测算法和自动化软件等领域的自主研发和不断创新，公司在多项应用于半导体质量控制设备的关键核心技术上达到国内领先水平，突破国外垄断；
中科飞测的多个系列设备在部分细分领域填补了国产高端半导体质量控制设备市场空白，降低了下游客户对国外检测和量测设备厂商的重大依赖，积极带动国内集成电路产业链完整、持续、稳定的发展。
自成立以来，中科飞测承担了多个国家级、省级、市级重点专项研发任务，包括但不限于国家科技重大专项、国家重点研发计划、广东省重点领域研发计划专项等重大科研项目，不断助力国内集成电路产业领域关键产品和技术的攻关与突破，进一步巩固并提升了公司的竞争优势。
中微半导体 amec-inc.com
中微半导体作为老牌半导体大厂，也于今年启动了电子束量测设备的研发。
2023 年，据国际半导体产业协会（SEMI）、日本半导体制造装置协会（SEAJ）统计数据，2023年全球芯片设备（新品）销售额为1062.5亿美元，同比萎缩1.3%。中国市场销售额年增29%至366亿美元，连续第四年成为全球最大芯片设备市场。中国半导体设备整体技术水平较海外龙头差距大，市场主要由美、日、荷等业占据。
统计数字表明，中国在今年上半年的出口总额为627亿美元，较上年同期上升了21%；中国在同一时期从国外进口了1484亿美金的晶片，与去年相比，增幅仅为13%，中国晶片的出口速度明显快过进口速度，这说明中国已经正式踏上了通往世界的道路。
中国在多个芯片领域都有了新的进展，中国“制造”也在不断地用国产芯片来取代进口芯片，进口芯片的数量也在不断的减少，据报道，这三年来，中国的芯片进口减少1000亿美元。
中国制造业对芯片的需求很大，70%的芯片都是成熟的，如果研发出了成熟的芯片，完全可以取代国外的芯片，比如5G射频芯片、 CMOS芯片等等，都是非常先进的技术，比如内存芯片，已经达到了世界第一梯队的水平， CMOS芯片，已经达到了三星、索尼的水平。
近日，中微公司董事长、总经理尹志尧日前做客《沪市汇·硬科硬客》第十期节目“半导体设备突围关键局”时表示：在过去二十年里，我们的自主可控进程总体进展顺利，目前主要零部件的自主可控率已达到90%以上，到今年第三季度末可以达到100%。
事实上，从中美科技战一开打，全体半导体人就进入拼命研发的狂飙态势。以中微公司尹志尧董事长为代表，一大批科研工作者、工程师、高校、研究所、海外归国高端人才、政府基金、社会资本等齐齐配套起来，三期国家大基金的设立，万亿资本的投入，让半导体设备、材料、EDA软件、下游应用等方面从无到有，从0到1,1到N，短短五年左右的时间发生了翻天覆地的变化。在14纳米及以上成熟制程基本做到了完全自主可控或去美化，在5纳米、7纳米等先进制程进步也是明显的。按照尹董的说法，再过5-10年，中国将彻底摆脱依赖国外设备的卡脖子窘境，达到甚至超越国外大厂的水平。到那时，也就没有什么小院高墙可以阻挡中国人的芯片自由了！
深圳市中图仪器股份有限公司成立于2005年，是国家高新技术企业，致力于全尺寸链精密测量仪器及设备的研发、生产和销售。中图仪器坚持以技术创新为发展基础，拥有一支集光、机、电、信息技术于一体的专业技术团队，历经20年的技术积累和发展实践，研发出了基础计量仪器、常规尺寸光学测量仪器、微观尺寸光学测量仪器、大尺寸光学测量仪器、常规尺寸接触式测量仪器、微观尺寸接触式测量仪器、行业应用专业检测设备等全尺寸链精密仪器及设备，能为客户提供从纳米到百米的精密测量解决方案，具有上百项技术专利和知识产权，填补了多种国内高端尺寸测量仪器的空白，并于近期推出了最新台式扫描电镜产品。
中图仪器最新推出的系列台式扫描电镜整机经过深入优化，在结构方面达到了最优的尺寸利用率，确保其出色的性能不再受环境尺寸的制约，无论是日常的工作桌面、还是狭小空间，CEM3000 系列台式扫描电镜总能陪伴用户出现在有需要的地方。
用户可借助自动调节功能，无需过多人工调节，便可一键得到理想的拍摄图片。
CEM3000 系列电镜具有出色的电子光学系统，优于4nm 的空间分辨率，保证了高放大倍数下的清晰成像，能够满足纳米尺度的形貌观测需求。
该系列台式电镜采用特殊设计的隔振措施，能够极大减小环境中振动对电镜的干扰，并且全系列电镜具有极强的抗电磁干扰性能，极大消除了场地因素对电镜的影响。
其中CEM3000B 更是采用本公司专利设计的高性能复合抗振系统来消除外界振动对电镜的影响，即使是在极高放大倍数下成像，用户也不用担心环境振动对电镜产生的干扰。
根据用户需求，可选配低真空系统。该系统让用户可以任意设定电镜工作时的仓内真空度(仓内真空度最低可达100Pa)，以满足不同类型样品的观测需求。
操作手柄上集成了多个方向位移控制，自动调整及自动对焦、自动消像散等功能，可快速完成观测位置调整及自动成像。
根据特定行业的需求，定制了自动化的颗粒度统计、孔隙率测量等选配功能。可根据用户需求提供全自动软件定制服务。
该系列台式电镜采用全新设计的样品台，各自动轴均保证了动作精度和高重复性。
采集系统具有高信噪比，使用户在快速扫描时也能获取到充足的信号。即使针对微弱信号，CEM3000系列台式电镜搭载的处理算法亦可将信号从背底中进行高效剥离，确保成像质量。
广州慧炬主体依托广州生物岛实验室，联合国内领先的科学仪器公司国仪量子，汇聚以曹峰、卢志钢、姚一帆、刘纪凯为代表的电镜人才，以突破国产透射电镜关键技术为初心和使命，自2021年7月团队承担的广州生物岛实验室自立项目“高通量全自动病理切片电子成像仪”结题验收，该项目成功研制了针对病理组织切片样品的高通量扫描透射电子显微镜，2022年8月，广州生物岛实验室与国仪量子举行联合成立透射电镜公司的投资签约仪式。同年11月，广州慧炬科技有限公司正式注册成立。
2023年4月，团队承担的广东省重点领域研发计划项目“120kV场发射冷冻透射电镜核心部件”和“100kV高通量高分辨率场发射冷冻电镜”顺利通过现场考察及中期验收。
2024年1月17日慧炬科技和国仪量子联合开始倒计时三天后在1月20号的广州生物岛国产首台商用透射电镜发布会。“太行F120”的照明光源采用120kV场发射电子枪，具备低能散和高相干性，致力于让用户有超越传统透射电镜级别的体验；电子光学系统采用二级（可选三级）聚光镜、四级放大镜、对称式极靴、恒功率物镜（高衬度/高分辨模式可选），并以高度自动化的系统设计，使光阑控制、真空控制、相机控制等工作流程自动控制，可真正实现人机分离；四轴高精度样品台系统具备纳米级运动精度，并且可使样品大角度倾转，从而满足三维重构应用的需求。
“太行F120”标配高像素CMOS相机，在低电子剂量工况下，仍可呈现丰富的样品细节；“太行F120”还运用高清CCD相机观测荧光屏，实时传输图像到电脑屏幕上，告别在阴暗环境中观察样品；慧炬还将汇报继续开发以“峨眉”命名的200kV、以及300kV的透射电镜，并以其为平台，继而开发冷冻透射电镜的透射电镜开发路线图，想必在不久的将来，“太行F120”的用户将会给出正面和积极的评价。
自国产电镜诞生以来，话题一直多是围绕比较熟悉的扫描电镜展开的，直至现在慧炬科技的国产透射电镜的“横空出世”；这里，我们欣喜地看到，国产透射电镜虽然还没有做到进口竞品的完备程度，标准的国产通用工具型科学仪器透射电镜，其实就在我们眼前触手可及；
金颗粒_120kV_4Kx4K CMOS Camera
铝_120kV_4Kx4K CMOS Camera
钛酸锶_120kV_4Kx4K CMOS Camera
人乳头瘤病毒(负染色)_120kV_4Kx4K CMOS Camera
腺病毒(负染色)_120kV_4Kx4K CMOS Camera
小鼠肝脏切片(金属染色)_120kV_4Kx4K CMOS Camera
小鼠睾丸切片(金属染色)_120kV_4Kx4K CMOS Camera
小鼠脑切片(金属染色)_120kV_4Kx4K CMOS Camera
香港城大TRACE中心 cityu.edu.hk
“量子电镜”是一个颠覆性的概念：利用脉沖电子源和快速相机，并在快速相机上加装偏向器，使得成像速度不再受制于成像输出时间。香港城市大学深圳福田研究院高时空分辨电镜研究中心TRACE，在材料科学及工程学系讲座教授陈福荣教授带领下，研发出了一台涵盖了脉冲电子源、超快相机、分段抽气真空系统、及像差校正器等高端关键技术和模组的，兼具场发射 “扫描SEM” 和 “扫透STEM” 模式、具备高时间分辨率的新一代电镜，可同时观察到样本的表面和内部结构，空间分辨率达纳米级别。TRACE团队完成了当初立项时预定的目标，即研发出一款以小型载体为验证平台的高时空分辨“量子电镜”，用以研究光束灵敏材料的原子动态，探测螺旋材料、CNT、C60/CNT和 DNA的三维原子分辨率动力学，以及在生物成像上的未来发展趋势。
TRACE中心研发的“量子电镜”采用独创真空系统，有效延长了电子枪针尖的使用寿命，能大大减低大气粒子和杂质对电子束的干扰，做到有效提升成像质量，除了能够实现基本的样品扫描、放大与成像功能之外，还具备观测液态样品和量测易损伤物质的能力，通过成像系统与软件分析可以得到包括半导体芯片、生物医药等样品的成分、形貌和结构讯息，例如，它可以帮助实现在室温液态状态下重构立体蛋白质结构。
为了推动科研成果向产业化转型，陈福荣教授要求科研团队充分调研市场和用户需求，尤其是先进半导体和生物医药两大重点产业。例如目前要观察蛋白质的结构，只能在极低温度下用冷冻电镜进行，团队的研究正是要突破这方面的局限，现正研发高时空分辨率扫描/透射一体化紧凑型电子显微镜，将利用脉沖空锥成像，在室温及液态状况下观察及重构立体的蛋白质结构，团队将通过独创设计融合单向阀和电子光学系统，实现大气环境和液态环境的常温常压电子显微探测，这将大幅度提升电镜观测能力，是颠覆电镜产业的重要突破。目前这两种电镜设计都已经进入生产测试阶段，即将在2024年底前进入中试和量产。
TRACE中心的目标是，以创新的电子光学技术，专注研发目前未能在不同外部环境，例如电场、激光、高温、低温下进行的人工光合作用、量子材料、量子器件、未来能源、生命科学、医学、及水科学等领域的相关应用科技，在仪器及科学领域上，保持较全球其他电子显微镜设施领先15年的技术，提供一系列高时空分辨电镜服务，继续作出突破性的研究，造福人类社会。
香港城大陈福荣教授（左二）与他的研究团队成员，包括薛又峻教授（左一）、陈岩博士（右二）和陈宇驰先生（右一），早前出席“产学研1+计划”签署仪式。（图片来源：香港城市大学）
国仪量子 ciqtek.com
近半个世纪以来，扫描电镜的迭代进展受到了来自于各个方向和维度的驱动，这样的驱动力主要有四个：一是来自不同扫描电镜制造商的独特技术、及风格流派的驱动力；二是来自响应扫描电镜用户应用需求的，转化为设备技术开发和改进的驱动力；三是来自更高维度电子显微术和微纳加工领域，如透射电镜、电子束曝光设备、及半导体晶圆电子束量检测设备的尖端技术降维的驱动力；四是来自通用科技发展领域，如半导体及其它高新材料、电子电路硬件、计算能力、大数据和人工智能完成阶段性的基础跨越后带来的二次发展的驱动力；
为了完成轻量产业化的扫描电镜高速大数据成像和处理的新一代需求，需要电子枪提供足够稳定、大束流、和高亮度的激发源；需要电子光学镜筒提供最大程度上的像差消除和抑制，及足够精准、大视场、且高速的电子束偏转控制；需要电子光学物镜提供足够精细和稳定的聚焦；需要图像生成和传输各部件联合提供足够灵敏且精确的信号捕捉、转化、转移、处理，直到显示和存储；需要承载样品的运动载台提供快速且精密移动、重复性好、又可靠耐用的、和电子束做相对运动来完成对大面积样品的扫描覆盖；需要软件提供高效的硬件协调和控制，并利用人工智能AI深度学习系统输出数据的规律，采用算法来增强、统计和处理这些大规模的数据；需要贡献多模态数据的各类型的电镜附件提供除信号电子图像外的、更加立体丰满的、跨模态多维度全方位的样品信息数据库；也只有在这些子系统都输出了它们的最强项，并在严密的系统整合的基础上，完成有机高效的协调运转的最佳状态下，最终的扫描电镜整机才可能真正地以一个整体统一输出跨模态大数据；国仪量子的高速电镜HEM6000就是这样一款高度整合的超大视场高速扫描成像的解决方案；
西湖大学生物医学实验技术中心主任 王亚林博士
作为该领域的资深专家，王亚林主任对电镜技术的发展具有深刻认识。他指出，传统电镜的成像方式存在明显的局限性，二维投影切面无法完整反映三维结构，而且难免带有操作者的主观偏好。而HEM6000等高速扫描电镜则可通过自动化无偏向成像弥补上述缺陷，为数据采集注入全面性、客观性和高效性。未来，这一技术不仅能为三维重构研究提供强有力支撑，在医院病理科等临床诊疗领域也有望大显身手，为患者带来更加精准的检测结果。为此，王亚林主任希望，国仪量子的高速扫描电镜HEM6000能在成像通量和配套数据处理软件上有更大进展，真正释放高速显微成像技术在生物医学领域尤其是三维重构方面的巨大潜能。
国仪量子的的高速扫描电镜，是晶圆检测产业高吞吐量电子束量检测设备“降维”至科研通用工具而开发的专业解决方案型电镜，其典型的应用场景包括：来自人工智能领域的脑科学研究，尤其是对于小鼠脑切片的脑图谱连接大面积高分辨成像、拼接和三维重构Connectome场景；来自于自然资源领域的数字岩芯研究的，用于对岩芯样本的制图、矿物成分、解离度分析和数据库重构的 Auto mineralogy场景；来自于芯片逆向研发研究，用于极为精细的芯片电路拼接成像、和设计思路复原 Reversed engineering 场景；还有来自于航空航天高温高熵合金材料研制，用于大范围、多批次航材定性标定、和失效分析晶界工程 GB engineering 场景；
利用团队对于扫描电镜开发丰富扎实的基础，国仪量子集中精力精进了电子光学镜筒的核心功能，通过协调控制束斑大小、束流强度、加速电压、偏转角度的相互依存又互相制约的关系，得到最小的线宽和写场尺寸，并提升扫描频率，缩短单像素的有效驻留时长，实现了大束流、小束斑、高分辨、超大视场的高速全自动化大规模数据量的批量电镜成像作业，并取得用户认可，可喜可贺。
2024年7月，身处美国俄亥俄州克利夫兰（Cleveland, Ohio）2024 M&M 显微镜与显微分析博览会，见证了TESCAN发布了具备完全自动化、升级版的、可以通宵运作于夜间执行无人值守任务、在样品制备和成像中保持高分辨率和准确性的精确的TEM样品制备的镓离子双束Amber2的现场发布。
最初在 2019 年推出的 TESCAN AMBER，凭借其超高分辨扫描电镜和先进的 Ga+ FIB，在材料纳米表征方面树立了新的标准。AMBER 2 在这一基础上，通过提升自动化和易用性构建，确保了样品制备和三维分析的精确和高效。AMBER 2 完全自动化功能简化了操作，降低使用难度；使常规制样亦能通宵运转，实现了自动化 TEM 制样，适应各种材料并实现无人值守操作；通过在夜间运行时自动执行铣削、提取、修整和抛光等任务，提升生产力，确保高质量的 TEM 薄片，几乎不需要特别培训。探测系统也进行了升级，增强了材料表面表征的能力，并扩展了如电子束光刻等原型设计应用的能力。
聚焦离子束电子束双束显微镜可用于大规模集成电路的缺陷诊断、修补、离子注入、原位加工、掩膜版修理、刻蚀，集成电路设计修改，量子芯片器件制作，无掩膜加工，纳米结构制作，复杂纳米图形加工，材料的三维成像与分析、超灵敏表面分析、表面改性，以及透射电镜样品制备等方面，应用需求广泛，不可或缺。相比高度自动化的Amber2FIB，国仪量子的DB500双束电镜也在性能上获得较大提升。
从视频中可以看到，DB500制备TEM样品，操作简单、前处理步骤少，学习成本低，测试高效；可实现定点微纳尺度精准切割，尺寸可控，厚度均匀，适用多种显微学和显微谱学的分析；并且可实现切割、成像、分析一体化。
国仪量子不断刷新我们对国产电镜的认知，据悉，2024年第四季度，在全系钨灯丝扫描电镜、热场发射扫描电镜、和双束电镜及高速电镜的现存产品线及超过四百台安装机台的基础上，国仪量子又将要发布数款极具创新性的新型号电镜；在现今去中国化、逆全球化、区域化、本土化大行其道的国际大形势下，作为高端国产仪器领军企业的国仪量子的表现可圈可点，尤为难能可贵。
中集我们将继续国产电镜之“五胡十六国”之旅。
（待续）
