在科学仪器这个被欧美日巨头统治了半个世纪的赛道上,国产厂商过去的存在感,几乎可以忽略不计。
随着中国科技自立加速崛起,高端科学仪器不再是实验室里的冷板凳,而是大国博弈的隐形战场。商业价值上讲,70%的进口率、万亿级的市场份额、不断收紧的出口管制——国产替代的“长坡厚雪”已铺就,但真正能跑完全程的玩家寥寥无几。
这不是一阵风,而是一条至少十年以上的长期主线。
在这一领域,近期市场的重要议题是“百亿独角兽”国仪量子即将叩响科创板大门——这家以量子精密测量为技术底色的公司,已经在电镜、质谱、核磁共振等国产替代“深水区”撕开一道口子。
依托中科大技术底蕴,国仪量子拥有极强的高端科研仪器关键核心技术,商业化能力在近年逐步兑现,业绩复合增速、亏幅收窄程度均表现亮眼。站在更高的角度上看,它的IPO进程将会是今年全球量子产业的又一高光,也是中国高端仪器行业的“拐点”时刻。
高端科学仪器,“万亿市场”的隐形国力
现代科学体系里,仪器是一个容易被忽视的主语。
据公开统计,到2017年,诺贝尔自然科学奖中,因“发明科学仪器”而直接获奖的项目占约11%;而如果把“借助尖端仪器完成”的工作算上,72%的物理学奖、81%的化学奖、95%的生理学或医学奖,都离不开高端科学仪器的支撑。
以物理学为例,大约四分之一获奖工作本身就与仪器研制高度相关。在今天的科学研究中,“好想法”固然重要,但更现实的常常是“能不能测到?能不能拍到?能不能在可控成本、可控时间内,稳定重复地做到?”高端仪器,决定了科研的能不能做。
从资源投入看,中国并不吝啬。最新统计显示,中国年度研发经费已接近3万亿元量级,其中约四分之一投向仪器设备采购,占科研固定资产投资的近六成。
钱花给了谁?
近几年,中国高端科学仪器整体进口率仍在70%左右,在质谱、色谱、电子显微镜等高端领域,进口率往往高达80%以上。按金额计,部分大科学装置中,单台50万元以上的大型仪器,国产占有率只有十几二十个百分点——高端科学仪器作为长期、刚需的高精尖产品,全球市场长期被欧美日巨头垄断。
在贸易摩擦、出口管制不断收紧的大背景下,科学仪器既是技术问题,也是供应链安全问题。高端科学仪器目前进口依赖较为严重,国产品牌过去的存在感非常低。
例如,电镜、质谱、核磁共振等高端细分市场,长期被美国、欧洲、日本几家巨头牢牢占据,包括Thermo Fisher、Danaher、Agilent、Zeiss、Bruker等,尤其电子显微镜,长期被视为国产科学仪器“深水区”的尖端领地。
国产高端仪器,与这类巨头共同竞争着一个巨大的市场:目前国内精密仪器、电子测量仪器市场规模已经是万亿级别大盘,到2025年前后还在持续增长。尤其在半导体、新能源、生物医药等高科技产业的迅猛发展背景下,对高端表征仪器的需求呈指数级增长。
政策层面已经给出了明确方向:科学仪器是“战略资产”。
自“十二五”以来,“重大科学仪器设备开发专项”等国家项目中,电镜及其核心部件研发多次被列为重点任务;进入“十四五”,国家重点研发计划中专设“基础科研条件与重大科学仪器设备开发”专项,再次对电子显微镜、高端光谱仪等方向加码支持。
更往前看,“十四五”和正在酝酿中的中长期科技规划,都把“高端科学仪器、工业母机、集成电路”等列入关键突破领域,明确要求:通过完善新型举国体制,在高端仪器等“卡脖子”环节实现关键核心技术的“决定性突破”。
量子精密测量,是高端科学仪器近十年新长出来的细分赛道。简单讲,就是借助量子态的高灵敏、高相干,把磁场、重力、时间、电场等物理量测得比传统技术更准、更细、更稳。对应的典型产品包括:量子磁力计、量子重力仪、量子陀螺仪、高精度原子钟等。从产业规模看,它算不上“大而美”的消费市场,却是小而关键的基础设施。
2023年,全球量子精密测量市场约14.6亿美元,预计到2035年约45亿美元,年复合增速在十几个点以上;中国市场2024年约2.95亿美元,其中军工/国防领域占比接近60%,其余分布在航天、地质勘探、生物医疗等方向。
这类产品有几个共性:技术门槛极高,往往要把量子物理、超精密加工、低噪电子学、系统工程“捆绑作业”,做不好就是零,做出来就是全球稀缺;客户的采购决策,常常基于顶级期刊文章、国家重大项目和成功装机记录;市场前期小而慢,一旦放量极易形成技术+品牌双护城河。
破壁者的技术底色与商业化版图
上述背景下,国仪量子的科创板IPO,在近期获上海证券交易所受理,被称为国内量子科技与高端科学仪器领域的里程碑事件。
国仪量子创立于2016年,源自中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室的知识成果转化,本次拟公开发行普通股不超过4001万股,占发行后总股本的比例不低于10%,拟募资11.69亿元。
在上述国产科学仪器的尖端领地——电子显微镜上,国仪量子在2025年中标市场市占率跃居首位,实质性支撑了我国半导体等领域的分析仪器设备自主可控。
作为以“量子精密测量”为技术底色的高端科学仪器公司,国仪量子以量子信息技术为起点,目前形成了量子信息技术与自旋共振、电子显微镜、气体吸附分析、随钻测量四大核心业务领域。相继推出电子顺磁共振波谱仪、扫描NV探针显微镜、场发射扫描电子显微镜、聚焦离子束电子束双束显微镜等系列产品,打破了国际巨头的垄断或主导局面。
电子显微镜业务是国仪量子的营收主力,代表性产品是场发射和双束电镜。场发射扫描电镜以SEM5000X / SEM5000系列为代表,其以低电压做到了国际一流:SEM5000X官方给出的分辨率:0.5–0.6 nm@15 kV、1.0 nm@1 kV,已经达到乃至逼近国际高端场发射电镜的主流水平,在1 kV量级下还能维持1 nm级分辨率的能力,对半导体、低维材料、易束损伤样品尤为关键,这是当前高端电镜的“分水岭”指标之一。
其次,公司双束电镜的代表是FIB‑SEM,以DB500 / DB550系列,其场发射电子镜筒承接SEM系列的高分辨与低电压成像能力,是真正国产、自主可控的双束平台,从电子枪、电磁透镜、真空系统、探测器到离子柱,核心部件全部国产、自主设计,在半导体与晶圆级应用上具备较高的先进性,尤其是大尺寸晶圆全尺寸加工/观测,样品台行程可达150 mm甚至300 mm级,支持8英寸晶圆全尺寸加工与观测,配套方案支持12英寸晶圆检测。
根据瑞林咨询的数据,2024年国仪量子扫描电镜在国内市场的占有率达22%,稳居国产品牌第一,仅次于国际巨头德国蔡司(24%);全球市场占有率为6%,位居全球第六。
公司双束电镜在国内市场的占有率为7%,亦稳居国产品牌第一;在全球市场占有率约2%,位居全球第六,位列美国赛默飞(69%)、德国蔡司(14%)、捷克泰思肯(8%)、日本日立高新(4%)、日本电子(3%)之后。
公司电镜业务的先进程度,达到了“卡脖子”的层级:仪综所出具的专家咨询会意见显示,国仪量子“钨灯丝扫描电镜SEM3200、SEM3300产品技术水平与性能均达到国际先进、国内领先水平”、“场发射扫描电镜包括SEM4000系列、SEM5000系列、HEM6000,三个系列产品均为‘卡脖子’产品,仪器综合性能均达到同类产品国际先进、国内领先水平,实现了场发射扫描电镜的国产化替代”、“双束电镜在半导体先进制程、先进材料等领域的‘卡脖子’问题,综合性能达到国际先进、国内领先水平”。
除了“造血能力”优秀的电子显微镜业务,国仪量子也是量子科技的探索与应用者,基于NV色心传感器和光探测磁共振技术推出的量子钻石单自旋谱仪、宽场NV显微镜等量子信息技术系列产品测量灵敏度和精度、分辨率和成像能力远超传统测量技术,属于重大颠覆性技术创新,是2024年至2026年《政府工作报告》“十四五”及“十五五”规划中支持的新质生产力和未来产业的典型代表,具有重大科学意义和战略价值。
技术层面,公司作为行业代表企业牵头或参与国家级重大科研项目9项,其中牵头国家发改委、科技部等国家级项目4项,参与科技部、工信部等国家级项目5项,此外还牵头省级项目9项(其中省发改委2项、省科技厅7项)、市级项目3项;参与制定量子测量行业7项国家标准中的4项,并为牵头制定方中唯一企业单位。
下游应用上,在制造业领域,国仪量子的量子精密测量仪器能够检测出新能源电池原材料存在的一些磁性杂质发出的微弱信号,提高电池质量的检测效率,增强安全性能;其研发的钻石单自旋传感器是目前人类能制造的最小的传感器之一,具有纳米级空间分辨率,可应用于芯片无损检测等领域。
公司气体吸附分析系列产品包括比表面积及孔径分析仪、微孔分析仪、高压储氢吸附仪等,应用在多孔材料、储氢材料、电极材料等研究,与新能源、储能等方向高度相关。
随钻测量及油气勘探相关系列,包括了近钻头随钻测量系统、随钻核磁测井仪等,更偏向传统能源与地质勘探场景,是硬科技赋能传统行业的代表。
高增速、亏损收窄与商业化“最后一公里”
从最新披露的招股书更新稿来看,国仪量子近几年的营收表现,可以用“高增速+结构调整”来概括:
营业收入2023年—2025年分别为约4亿元、5.01亿元、6.66亿元,三年复合增速接近30%。业务结构上,早期以“量子信息技术与自旋共振系列”为主,曾贡献近一半收入,随着电镜业务放量,电子显微镜系列收入占比在2024年达到约50.8%,2025年上半年更是升至56%左右。
这意味着公司团队已经真正具备在国内高端仪器市场中,拿订单、做交付、维服务的能力。
从“技术上岸”到“赚钱上岸”,国仪量子只差商业化的一口气。
2022–2024年以及2025年上半年,公司扣非后归母净利润分别为-1.68亿元、-1.69亿元、-1.04亿元和-0.74亿元,最新招股书更新显示,2025年全年净利润约-579.72万元,亏损大幅收窄,接近盈亏平衡,截至2025年底,合并报表未分配利润仍为-3.6亿元左右,历史累计亏损尚未弥补。
需要注意的是国仪量子的现金流状况:2024年经营活动现金流净额改善至-0.50亿元,负值大幅收窄,2025年经营活动现金流净额转正为1.18亿元,实现了质的飞跃。
这源自销售回款增加、技术成果转化效率提升、高毛利产品占比提升,改善了现金流质量,并且,国仪量子筹资活动现金流从2023年的净流入1.83亿元,到2025年转为净流出0.26亿元,对债务融资的依赖度在降低,自身造血能力增强。
从盈利角度来看,国仪量子亏损的“斜率”已经明显向好:综合毛利率从2022年的约27%,提升到2024年的约40%,主营业务毛利率接近同一水平;研发费用率则从2022年的75.34%降至2023年的32.72%,再到2024年的23.13%,2025年约16.6%,随着业务规模提升,单位营收上摊的研发压力在减轻。
管理层在回复科创板问询时给出了明确预期:在假设主要产品销量持续增长、毛利率稳中有升、期间费用控制得当的前提下,公司最早预计在2026年实现扭亏为盈。
现金流与客户结构上,国仪量子具备重资产+长周期行业的共性,即“慢生意”,固定资产从2022年的约4,790万元,增长到2024年的约3.53亿元,折旧摊销每年消耗数千万元利润空间。应收账款层面,各期末分别为7,583万、14,302万、19,834万和14,738万元,占营业收入的比重一度高达86.08%(2025年上半年),明显受到高校和科研项目“集中在下半年验收”的季节性影响。
扎根产业链,剑指全球化
国仪量子的客户结构,以高校与科研院所为基本盘,分散度高。自成立以来,公司产品交付至80多所985/211高校、150多家科研院所,包括清华、北大、中科大、中科院等。需要注意的是,企业客户比重上升,到2025年上半年,来自企业的收入占比已经超过50%,包括比亚迪、宁德时代、京东方等头部客户。并且,前五大客户收入占比逐年下降:从20%多降到十几个点,客户更加分散,单一依赖显著降低。
对于一家希望在全球高端仪器市场站稳脚跟的公司来说,这既是现实的压力,也是构建长期护城河必经的路。
首轮问询回复中我们可以看到,在持续经营和客户结构上,国仪量子没有停留在“高校+科研院所”这块舒适区,把复购率提升、企业客户占比过半、在手订单规模和海外收入占比抬升,作为“慢生意”做出厚回报的关键:一边用高端电镜、量子传感等卡位半导体、新能源等产业链核心环节,一边通过应用中心网络和海外布局,把国产高端仪器从“替代进口”推向全球竞争。
并且,相较于海外垄断巨头,国仪量子的本土化服务能力和技术实力,带来的差异化优势较为明显。
产品端,在赛默飞、Bruker、日本电子等外资品牌长期占据主导的高端仪器市场中,国外厂商普遍存在价格高、响应慢、维修周期长等痛点,而国仪量子凭借地域与文化优势,实现了更快的售后响应和更低的运维成本。公司不仅能够对自家设备提供高效维保,还掌握电子顺磁共振波谱仪等产品的底层原理和工程细节,可对进口设备进行复杂维修,多次在清华大学、天津大学等场景中,用大幅缩短的维修周期和显著的成本节约赢得感谢信,这种“高技术+高服务”的组合,进一步巩固了客户粘性和行业口碑。
对于资本市场而言,国仪量子具备的另一个先天优势,是民族品牌与进口替代浪潮。随着国家持续出台鼓励国产仪器设备优先采购、提升关键领域国产化率的政策,叠加下游用户对高性价比、本土化服务的认可提升,目前高端仪器的“进口崇拜”正在被打破。作为本土高端科学仪器代表性企业,国仪量子有望在广阔的进口替代空间中加速放量,通过不断丰富产品谱系、提升性能与可靠性,并同步推进海外市场布局,逐步从追赶者成长为在全球高端科学仪器赛道具备重要影响力的民族品牌。
其中的典型案例,就是公司曾协助受到美西方制裁、无法获得关键设备的先进制程集成电路制造厂开展芯片工艺失效分析工作,集中攻关高性能双束电镜等失效分析设备,为相关企业解决燃眉之急,也进一步为国产化电镜设备验证与工艺适配、进军相关产业打下坚实的技术基础。
另一方面,近年来炙手可热的科技板块,都与公司业务息息相关。随着近年来新能源、新材料、半导体等产业热度持续攀升,关键工艺和关键装备正在成为主导行业话语权的核心变量,也是学界和业界联合攻关的热点领域。公司聚焦锂电隔膜检测、合金材料储氢、金属材料失效分析、高温合金的蠕变机理等前沿新应用场景,以提供行业解决方案为主要推广抓手:如电镜整机与拉曼光谱仪、能谱仪(EDS)、背散射衍射仪(EBSD)等扩展部件联用、电镜与原子力显微镜(AFM-SEM)等整机联用,为新能源行业客户提供正负极材料及前驱体颗粒形貌和分布情况、原料成分和杂质含量、锂电池清洁度分析、无损三维表征及缺陷位置定位等不同行业解决方案;在半导体失效分析中利用双束电镜制备先进制程芯片截面样品、将电镜与探针台联用精准定位故障点(即Nano-Probe技术)等;并通过降低操作门槛、简化样品处理、缩短测样时间等功能调优方案,在精准解决行业技术痛点的同时,为客户解决人效问题。
从这个角度来看,国仪量子的上市之路,源自一代代科研人、企业家的漫长跋涉,让中国高端科学仪器从“受制于人”走到了“自主可控”的隧道口,科技自立自强,由此真正迎来曙光。上市显然不是终点,而是国仪量子巩固技术护城河,真正打破围剿、突破“卡脖子”的又一个新起点。
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