m6米乐:从实验室到市场:国产原子力显微镜的破局之路——访富睿思联合创始人兼首席科学家吴森副教授

来源:m6米乐    发布时间:2025-08-29 22:30:13

米乐m6官网:

  当半导体制造向纳米尺度挺进,当新材料研发亟需精准的表面表征,当国产高端仪器“卡脖子”的痛点亟待解决——富睿思瞄准的,正是这片充满挑战与机遇的蓝海。他们聚焦原子力显微镜(AFM)与白光轮廓仪(WLI)等核心设备,致力于打造性能可靠、完全自主的国产化解决方案,为科学研究和泛半导体行业提供强有力的量测支撑。富睿思仪器(FreeSpirit Instruments)创立于2021年,是一家专注于表面精密测量设备自主研发与生产的高新技术企业,基本的产品包括原子力显微镜、白光轮廓仪等。创始人及技术团队均出身于天津大学精仪系,具有扎实的技术积累和丰富的实践经验。公司致力于推动先进量测技术的发展,为科学研究和泛半导体行业提供较为可靠的国产解决方案。近日,仪器信息网材料物性部走进富睿思生产基地——富睿思(苏州)仪器有限公司,特别采访了富睿思仪器联合发起人兼首席科学家、天津大学副教授吴森,来听他讲述关于富睿思成长的故事。富睿思仪器联合发起人兼首席科学家、天津大学副教授 吴森从“书架”到“货架”:一位学者的“成果落地”之路2021年,苏州工业园区多了一家专注于表面精密测量设备的企业——富睿思仪器(FreeSpirit Instruments)。它的诞生,源于吴森心中一个朴素的信念:“科研人的使命,要么让成果上书架,要么让成果上货架。”作为天津大学精仪学院的教师,吴森的研究方向始终锁定在原子力显微镜领域。从博士阶段到留校任教,十余年的深耕让他对这项技术的理解早已超越理论层面。“当时评估了我们的技术水平达到了一定成熟度,就启动了产品化进程——创立了企业,”吴森回忆,“让研究成果落地”正是他的初衷。这份念头背后,是团队扎实的技术积淀。富睿思的核心研发团队均来自天津大学精仪系——吴森的博士生毕业后直接加入公司,其中几位已与他共事超过十年,“我们是带着‘学术基因’创业的。”吴森说,多年的协作让团队对技术痛点、产品逻辑有着天然的默契,这为后续的产品化进程打下了坚实基础。如今,富睿思已形成 “研发-生产-运营三地协同” 的格局:苏州作为生产基地,天津承载研发核心,上海总部负责战略统筹。过去四年,团队不仅按计划搭建起多条产品线年实现了向科研院所及工业客户的交付,2025年启动的品牌推广计划,则让“富睿思”这一个名字开始在行业内崭露头角。“专注于表面精密测量设备的自主研发与制造,目前产品以原子力显微镜和白光轮廓仪为主,”谈及公司定位,吴森的目标清晰而坚定,“首先要成为国内表面精密测量领域的领军企业,未来时机成熟,还会拓展更多量测技术相关业务。” 目前公司已形成的产品线包括:原子力显微镜系列,推出了5款面向半导体工业和材料科研领域的机型;白光轮廓仪系列,推出了1款紧凑机型,同时支持特殊定制。“天大基因”的技术突围:硬核攻关铸就三大里程碑富睿思的技术底气,源于其深厚的“天大基因”与三次关键能力验证:2018年的一次技术授权,至今让吴森记忆犹新。团队开发的基于原子力显微镜的掩模板修复技术获原子力显微镜全球顶尖制造商的青睐。这项成果授权后最终应用于国际头部半导体企业的EUV产线,解决了困扰行业的EUV掩模修复难题。“我从没想过,我们这样的团队能向国外顶尖企业输出技术,还能为全球最先进的半导体制程做贡献。”吴森笑言。这笔授权收入不仅成了创业的启动资金,更让团队确信:“中国技术能解国际难题。”真正的“硬核攻关”发生在2019年。控制器作为原子力显微镜的“发动机”,直接决定设备测量能力的上限。他们研发的基于FPGA架构的通用型原子力显微镜控制器,集成了大量高速、高精度的ADC和DAC,能同时实现不少于四个通道的数字锁相放大,性能直指国外一流产品。2020年,这款控制器成功交付给国内同行并实现量产,经过多年迭代,现在已经成为性能顶尖的国产控制器。“它证明了我们在关键电子系统和软件方面的开发实力,也让我们始终相信我们具备研制高端原子力显微镜的潜力。”2021年,富睿思迎来 “从部件到整机”的跨越。在国家重点研发项目支持下,团队向国家计量院交付了一台适用于12英寸晶圆的计量型原子力显微镜。这台设备搭载自研的三维扫描式测头,验证了光路和机械结构的一系列创新设计。2023年,团队自研的面向大型显示面板在线检测的自动化原子力显微镜在武汉华星光电完成示范应用,并通过科技部验收。“这验证了我们的设备在复杂工况中的稳定性。”吴森说。这几次关键交付构成了从技术部件攻关到整机系统成形的里程碑,也让吴森团队勇敢地走上了产品化的道路。精密“乐器”:以匠心奏响测量新乐章如今,富睿思的产品线已初具规模。走进富睿思的产品世界,会邂逅一场科学与艺术的浪漫交响——其AFM与WLI产品均以乐器命名。“仪器和乐器在英文中都是的‘Instrument,”吴森笑着解释命名渊源。AFM-Baritone(男中音)象征厚重性能,配备200毫米全自动样品台,可处理8英寸晶圆;AFM-Piccolo(短笛)以7毫米超薄测头实现光学显微系统的原位集成,如短笛般轻盈精准;WLI-Marimba(马林巴琴)白光轮廓仪则能与Piccolo同轴联动,奏响“大范围快速扫描”与“微区高分辨成像”的协奏。AFM与WLI产品均以乐器命名这位曾在天津大学北洋艺术团吹奏单簧管的科学家,将艺术情怀注入硬核科技,主推的产品在科研和工业领域都有应用:(1)AFM-Baritone 200毫米机台原子力显微镜AFM-Baritone是面向高端科研和工业用户开发的一款大机台原子力显微镜,配备200毫米全自动样品台,能用来8英寸以内各种规格晶圆及其他样品的检测。它具备很多自动化的功能,比如自动换针、自动调节增益和扫描速度等,可以在一定程度上完成样品形貌以及力学、电学、磁学特性的检测,目前已经向国内头部面板企业出货。(2)AFM-Piccolo 桌面型超薄测头原子力显微镜AFM-Piccolo是一款专门为科研用户开发的桌面型原子力显微镜,配备超薄光杠杆式测头,有效厚度只有七点几毫米,探针上方和前侧空间完全开放,很适合与各类高分辨光学显微系统(比如拉曼、红外、荧光系统等)原位集成联用。(3)WLI-Marimba 紧凑型白光轮廓仪WLI-Marimba是面向工业和科研用户开发的紧凑型白光轮廓仪,广泛适用于各类材质样品检测,能快速获取表面粗糙度、波纹度和结构三维轮廓尺寸。破壁前行:优势与挑战并存的国产仪器征途“我们的设备在关键技术指标和基本性能素质上已不逊于一线进口品牌的旗舰产品,”吴森直言富睿思的核心竞争力。团队通过系列独创设计直击行业痛点:三维正交扫描测头不受样品尺寸重量限制,消除图像拱形畸变;自动换针系统 “一键完成”探针装卸和激光调整,规避人为失误;变速变增益扫描技术自动优化扫描参数,显著延长探针寿命并提升大起伏样品成像质量;真三维测量模式则实现了陡峭侧壁探测,提供完整三维形貌。更需要我们来关注的是其超高的性价比路径。“我们拒绝以牺牲品质换取低价,更拒绝靠抄袭模仿降低研发成本,”吴森强调。富睿思选择通过扎实的技术创新,让用户以合理成本获得出色性能。在工业市场,富睿思的优点是“快速响应”。“我们能实时解析半导体、面板企业的特殊需求,基于自主研发能力快速定制方案。”尽管手握硬核技术,吴森坦言富睿思仍面临双重挑战:作为行业新锐品牌,市场认知度需要时间积淀;科研与工业客户对国产设备的实效验证周期较长,深度信任需更多成功案例支撑。他们期待市场给予更多的机会,也期待构建一个宽松、开放、公平、公正的市场环境。对此,吴森有三点期待:需求端能摒弃“国产=低端”的刻板印象,建立“性能导向”的采购标准;竞争端能杜绝恶性低价竞标,共建良性秩序;传播端强化赋能,期待能有更多平台为国产仪器市场影响力的提升提供更多有力的宣传渠道。谈及国产仪器的未来,吴森认为正处于“历史性拐点”:政策支持、市场需求、技术积累形成了三重共振。 他观察到,仅原子力显微镜领域,国内就涌现出10余家创新企业(苏州占4家),“但这只是起点,大家要沉下心做技术,做出特色,”是他对国产仪器前景的看好。富睿思的目标清晰而坚定,是抓住国产仪器的政策与市场机遇,全力突破创新,实现公司发展的“阶段性跃迁”。吴森的愿景很明确——希望富睿思成为国内这样的领域的领军者,再走向世界,成为有国际竞争力的品牌。他还有个更感性的期待:“希望下一代读大学时,能在实验室里用上父辈开发的仪器——那会是一件无比自豪的事。”走访合影留念后记表面精密测量这片长期被国际巨头垄断的高地,富睿思仪器正以扎实的“天大基因”与硬核创新撕开裂口。创始人作为天津大学精仪学院教授,将十余年原子力显微镜研究成果从“书架”推向“货架”,带领一支源自天大精仪系的博士团队,走出一条产学研深层次地融合的破壁之路。