科学仪器是科技进步的重要前提和基础保障。
科学仪器是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。仪器能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物,而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计、真空离心浓缩仪等可以改善和扩展人的这些官能;另外,有些仪器如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量。 科学仪器是催生科技创新的重要要素。全球科学仪器的发展可以追溯到文艺复兴时期,当时科学家既擅长科学仪器的使用,同时也是先进科学仪器的发明人,科学仪器和科学研究形成了明显的伴生关系。人类发展史上任何一次大的飞跃都是基于工具的巨大创新和根本变革驱动的,作为“工具”的科学仪器的发展和创新往往是催生科技创新的重要要素。著名科学家王大珩先生指出,“机器是改造世界的工具,仪器是认识世界的工具”。仪器是工业生产的“倍增器”,是科学研究的“先行官”,是军事上的“战斗力”,是现代社会活动的“物化法官”。科研创新离不开科学仪器的发展,据统计,到 2017 年,诺贝尔自然科学奖项中,因发明科学仪器而直接获奖的项目占 11%,并且 72%的物理学奖、81%的化学奖、95%的生物医学奖都是借助各种尖端的科学仪器来完成的。科学仪器行业产业化起步与 20 世纪。进入 20 世纪,科学技术特别是工业的高速发展使得科学研究工作出现了明显分工,一批高水平的科研人员独立出来成立专门制造科学仪器的公司。21 世纪以来,美国、法国、德国、英国和日本等主要的科学仪器制造国家纷纷设立专项计划发展“重大科学仪器”,与此同时,中国、韩国等新兴国家加快科学仪器研发生产,全球科学仪器行业进入加速发展阶段。

科学仪器产业链是一个涵盖多个环节的复杂系统,主要包括原材料/设备零部件供应、设备制造、销售与服务、以及最终的应用领域。科学仪器可划分为生命科学实验仪器、表面科学仪器、通用分析仪器、实验室设备等。上游主要是各类原材料供应商,海外企业占据主导地位;中游主要是科学仪器设备、试剂耗材、技术服务提供商,技术壁垒高筑,国产化率低;下游应用涉及新型材料研究、新能源、生命科学、医疗健康、航天和海洋探测、环境保护、食品安全等领域。
2022 年全球科学仪器市场规模接近 750 亿美金,美国、欧盟和中国是主要消费市场。根据 SDI 数据,全球科学仪器行业的市场规模有2015 年的514 亿美金增长至2022 年的 747 亿美金,复合增长率 5.49%。从区域分布来看,北美、欧洲、中国和日本是主要市场。北美市场份额排名全球第一,占比37%;其次为欧洲,占比27.1%;中国市场容量排在全球第三,占比 11.7%;日本排在全球第四,占比10.2%。
2022 年中国科学仪器行业市场规模 91 亿美元,复合增速高于全球水平。根据SDI数据,中国科学仪器的市场规模由 2015 年的 53 亿美元增长至2022 年的91亿美元,复合增长率 8.03%,明显高于全球增速。
中国科学仪器市场规模仍有一定提升空间。科学仪器行业的市场规模与国家的R&D 经费投入密切相关。2010 年中国中国研究与试验发展(R&D)经费支出为7063亿元,占 GDP 比重为 1.76%。而 2024 年中国研究与试验发展(R&D)经费支出已达到 3.61 万亿元,较去年同期增长 8.08%,占 GDP 的比重也上升到2.68%,但仍低于以色列(5.8%)、韩国(4.9%)和美国(3.5%)等发达国家水平。因此我们预计中国的研究与试验发展(R&D)经费支出占仍有一定提升空间,从而带动科学仪器行业市场规模进一步扩张。
质谱、色谱和光谱是三大最主要的科学仪器。从全球实验分析仪器细分领域看,生命科学、色谱两个领域占比最多,分别占总市场规模的26%和15%。色谱、质谱、光谱仪占总市场规模的 37%。 我国仪器设备长期处于贸易逆差状态。根据中国海关总署的统计数据显示,2017年以来,我国仪器设备 1的进口总额维持在 800-1100 亿美元左右,而出口额则在700-1000 亿美元左右,常年存在百亿美元级别的贸易逆差,逆差最高的2018年达到 311 亿美元,最低的 2022 年也有 118 亿美。每年接近千亿级别人民币体量的贸易逆差从侧面说明我国仪器仪表行业还存在较大的发展空间。
大部分高端仪器的国产渗透率不足 1.5%。根据相关部门统计,2016 至2019年间,采购的 200 万元以上的科学仪器中,质谱仪、X 射线类仪器、光学色谱仪、光学显微镜等的国产设备比例不足 1.50%,其中,3 年间,没有采购一台高端国产光学显微镜。天文领域设备的国产化率最高,但也仅有22%。根据重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台,我国大型科学仪器的进口率整体超过70%,其中分析仪器更是高达 84%。在分析仪器中,质谱仪器的进口率达90%,在各类科学仪器中属于国产化程度最低的一类。