2022年質(zhì)譜儀行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景分析

1、2022年質(zhì)譜儀行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景分析質(zhì)譜儀是實驗分析儀器的一個重要分支，技術(shù)壁壘極高，具有高分辨率、高靈敏度和高通量特點， 應(yīng)用范圍廣。質(zhì)譜儀主要通過測量帶電粒子的質(zhì)量進而對物質(zhì)進行定性和定量分析，可以分離和檢 測不同同位素。主要原理是將物質(zhì)粒子電離成離子，根據(jù)帶電粒子在電磁場中能夠偏轉(zhuǎn)的原理，按 物質(zhì)原子、分子或分子碎片的質(zhì)量差異進行分離和檢測物質(zhì)組成。質(zhì)譜儀除了具有直接測量的基本 特性外，還具有高分辨率、高靈敏度、高通量和高精度的特點，在生命科學(xué)、材料科學(xué)、食品安全、 環(huán)境檢測和醫(yī)療保健等領(lǐng)域具有舉足輕重的作用。1 、質(zhì)譜儀市場維持較高增速，國內(nèi)對應(yīng)百億以上市場空間預(yù)計全球質(zhì)譜儀行業(yè)

2、 2021-2026 年將維持 7.7%復(fù)合增速增長。質(zhì)譜儀具有分析高靈敏性、高分辨 率和分析速度快等優(yōu)勢，可同時分析多種物質(zhì)，有效監(jiān)測未知物質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療健康、食品 安全、環(huán)境檢測、工業(yè)分析、國家安全等多個細分領(lǐng)域，快速發(fā)展受制于價格貴及維護成本高。近 年來隨著全球技術(shù)研發(fā)投入快速增長，尤其是制藥和生物科技企業(yè)研發(fā)支出顯著增加，質(zhì)譜儀的增 長保持較高增長。尤其是在藥物研發(fā)的早期階段到后期開發(fā)和臨床試驗，質(zhì)譜儀在其中發(fā)揮著關(guān)鍵 作用。隨著制藥和生物技術(shù)行業(yè)的研發(fā)投入持續(xù)增加，及其他行業(yè)加大技術(shù)投入，將推動質(zhì)譜儀市 場快速增長。從全球區(qū)域看，質(zhì)譜儀市場規(guī)模從 2015 年的 49 億美元增

3、長到 2021 年的 77 億元， 根據(jù)海外咨詢公司合理預(yù)測，預(yù)計全球質(zhì)譜儀市場 2018-2026 年復(fù)合增速將在 7.7%左右。國內(nèi)質(zhì)譜儀市場規(guī)模有望獲得更高增速，隨著質(zhì)譜儀在國內(nèi)食品安全、環(huán)境監(jiān)測、藥物分析、生命 科學(xué)及反恐應(yīng)急領(lǐng)域的大量應(yīng)用，國內(nèi)質(zhì)譜儀器的市場需求量近幾年增長迅猛，市場規(guī)模不斷擴大。 2020 年中國質(zhì)譜儀市場規(guī)模約為 142.2 億元，復(fù)合增速超過全球平均。預(yù)計隨著國產(chǎn)廠商技術(shù)提 升，國家和企業(yè)雙重努力，推動質(zhì)譜儀應(yīng)用到更廣闊的范圍，國內(nèi)質(zhì)譜儀市場發(fā)展迎來快速成長期。圖：中國質(zhì)譜儀市場規(guī)模2、 質(zhì)譜儀技術(shù)壁壘高筑，下游應(yīng)用廣泛，需求旺盛質(zhì)譜技術(shù)以其精密性和分析能力，可

4、分析測定所有元素和同位素，應(yīng)用廣泛。質(zhì)譜技術(shù)發(fā)展至今已 逾百年，從實驗室常規(guī)化學(xué)分析手段逐步應(yīng)用到生命科學(xué)、環(huán)境檢測、國土安全、臨床醫(yī)學(xué)檢測等 各個領(lǐng)域。質(zhì)譜儀可以分析幾乎地球上所有元素和同位素，其分析能力可以取代傳統(tǒng)的無機分析技 術(shù)如電感耦合等離子光譜技術(shù)、石墨爐原子吸收等，對樣品中的不同元素實現(xiàn)定性、半定量、定量 分析及同位素比值準確測量等。質(zhì)譜儀按照質(zhì)譜分析技術(shù)可分為離子阱質(zhì)譜、四級桿質(zhì)譜、三重四級桿質(zhì)譜、飛行時間質(zhì)譜等。（1）離子阱質(zhì)譜儀（Ion Trap Mass Spectrometry，IT-MS）是最簡單的串聯(lián)質(zhì)譜，體積一般較 小，具備多級串級能力，可與其他的質(zhì)譜聯(lián)用，如線性離

5、子阱質(zhì)譜與飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用（LIT-TOF）， 將兩者優(yōu)點結(jié)合。IT-MS 適合于分子結(jié)構(gòu)的定性研究，能夠給出分子局部的結(jié)構(gòu)信息，具有局部高 分辨模式；缺點是定量能力不如 QMS 和 QQQ，篩選結(jié)構(gòu)分子能力不足。（2）四級桿質(zhì)譜儀（Quadrupole Mass Spectrometry，QMS）定量能力強，是多數(shù)檢測標準中 采用的儀器設(shè)備；但缺點是無串級能力，定性能力不足，質(zhì)量上限低，存在同位素和其他 m/z 近似 離子干擾。（3）三重四級桿質(zhì)譜儀（Triple Quadrupole Mass Spectrometry，QQQ-MS）是 QMS 的升級 版，提供了串級功能，加強了質(zhì)譜的定性

6、能力，檢測標準中常作為 QMS 的確認檢測手段，另外還具有 SRM、MRM、母離子掃描、中性丟失等功能，對特征基團的結(jié)構(gòu)研究有很大幫助；分辨力不 足，仍容易受 m/z 近似離子干擾。（4）飛行時間質(zhì)譜儀（Time Of Flight，TOF-MS）是速度最快的質(zhì)譜儀，分辨能力強，有助于定 性 m/z 近似離子的區(qū)別，質(zhì)量上限更高；無串級功能，限制了進一步的定性能力。質(zhì)譜儀應(yīng)用中根據(jù)樣品形態(tài)及性質(zhì)不同，進樣及電離產(chǎn)生離子的方式也不同，可與色譜、光譜等儀 器并用。 例如電感耦合等離子質(zhì)譜儀（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）是將

7、 ICP 的高溫電離特性與質(zhì)譜儀的靈敏快速掃描相結(jié)合，是最強有力的元素分析、同位素分析和形態(tài)分析 儀器。 而色譜和質(zhì)譜聯(lián)用（氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（Gas chromatography mass spectrometry，LC_MS）， 液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（Liquid chromatography mass spectrometry，GC-MS）主要基于色譜和質(zhì) 譜的儀器靈敏度相當，加之使分離效果好的色譜成為質(zhì)譜的進樣器，而速度快、分離好、應(yīng)用廣的 質(zhì)譜儀作為色譜的鑒定器，使它們成為目前最好的用于分析微量有機混合物的儀器。質(zhì)譜儀下游應(yīng)用廣泛，需求旺盛。質(zhì)譜儀下游應(yīng)用非常廣泛，適用于各大行業(yè)監(jiān)測標

8、準，如環(huán)境檢 測、食品安全檢測等傳統(tǒng)行業(yè)，半導(dǎo)體檢測等精密儀器檢測，另外質(zhì)譜儀也可應(yīng)用于臨床醫(yī)療檢測， 進行元素測定和輔助精準治療，目前處于發(fā)展初期，有望成為新的重要下游分支。整體下游需求旺 盛，為質(zhì)譜儀國產(chǎn)替代提供良好的契機。（1） 環(huán)境檢測由于質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，特別是在快速分析、直接分析等方面的技術(shù)突破，質(zhì)譜儀在環(huán)境 檢測領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，已在大氣、水質(zhì)等監(jiān)測領(lǐng)域成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。隨著相關(guān)技術(shù)發(fā) 展，環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的顛覆性技術(shù)正向靈敏度高、選擇性強的光學(xué)/光譜學(xué)分析、質(zhì)譜/色譜 分析方向發(fā)展，向多監(jiān)測參數(shù)實時、在線、自動化監(jiān)測以及區(qū)域動態(tài)遙測方向發(fā)展，向 環(huán)境多要素、大數(shù)據(jù)綜合信息評價技術(shù)方向發(fā)

9、展。隨著我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的全面啟動，監(jiān)測機構(gòu)的完善、監(jiān)測項目的完備和監(jiān)測 要求的提高帶動了我國環(huán)境監(jiān)測設(shè)備市場需求的大幅增長，行業(yè)發(fā)展進入快速通道。 2020 年 4 月，生態(tài)環(huán)境部辦公廳印發(fā)“十四五”空氣質(zhì)量改善規(guī)劃編制技術(shù)大綱， 對“十四五”期間污染物濃度防治目標的設(shè)定提出了改善需求，環(huán)境檢測市場容量的延 續(xù)性得到進一步保障。根據(jù)智研咨詢估計，預(yù)計 2021 年-2026 年環(huán)境檢測市場規(guī)模進 一步增長，年復(fù)合增速達 9.37%。（2） 食品安全檢測質(zhì)譜技術(shù)具有良好的定性以及精確定量功能，可廣泛應(yīng)用于食品中有毒有害物質(zhì)及非法 添加物質(zhì)分析、轉(zhuǎn)基因食品檢測、食品安全快速檢測等領(lǐng)域。

10、隨著未來國家針對食品安全檢測范圍和檢測標準的不斷提高，以及我國食品生產(chǎn)、流通 及餐飲服務(wù)企業(yè)數(shù)量的不斷增加，食品安全檢測行業(yè)的快速增長將為上游檢測儀器市場 需求提供強大支撐，質(zhì)譜儀在食品安全領(lǐng)域的應(yīng)用空間將會不斷增長。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研 究院數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計我國食品安全檢測市場 2017-2021 年的年復(fù)合增長率超過 20%。（3） 醫(yī)療檢測質(zhì)譜儀主要用于臨床檢驗，臨床質(zhì)譜檢驗具有高靈敏度、高特異性、重現(xiàn)性好，高通量、 高效率和低成本等優(yōu)勢，可在臨床生化檢驗、臨床免疫學(xué)檢驗、臨床微生物檢驗以及臨 床分子生物診斷等多領(lǐng)域?qū)鹘y(tǒng)診斷方法進行替代。 預(yù)計國內(nèi)臨床質(zhì)譜檢測市場將會是一個 100 億元以上的

11、新興市場。隨著國內(nèi)質(zhì)譜儀廠商 在高端醫(yī)療質(zhì)譜儀領(lǐng)域不斷加大研發(fā)投入和提高產(chǎn)業(yè)化力度，臨床質(zhì)譜價格將會逐漸降 低，質(zhì)譜儀的臨床應(yīng)用需求不斷釋放，國內(nèi)市場在中長期內(nèi)有望持續(xù)擴容。（4） 半導(dǎo)體檢測等工業(yè)檢測在工業(yè)過程分析領(lǐng)域，質(zhì)譜儀可在半導(dǎo)體檢測、石油化工、高純氣體雜質(zhì)檢測、鋼鐵生 產(chǎn)等涉及工業(yè)過程檢測分析的行業(yè)進行廣泛應(yīng)用。其中半導(dǎo)體檢測目前已涉及質(zhì)譜儀、 光譜儀、色譜儀等高端分析儀器，半導(dǎo)體檢測從設(shè)計驗證到最終測試都不可或缺，根據(jù) SEMI 測算，半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場近 176 億元，空間廣闊。3、 質(zhì)譜儀在半導(dǎo)體檢測領(lǐng)域應(yīng)用較多，國產(chǎn) ICP-MS 應(yīng)用空間廣泛半導(dǎo)體檢測的高精度與質(zhì)譜儀的精密

12、度不謀而合，因此質(zhì)譜儀在半導(dǎo)體檢測領(lǐng)域應(yīng)用較多，是不 可或缺的檢測手段。 半導(dǎo)體檢測具有精度高、速度快、純度高等特性，從半導(dǎo)體設(shè)計驗證到封裝測試均不可或缺，貫穿 整個半導(dǎo)體制造全過程。按照電子系統(tǒng)故障檢測中的“十倍法則”，如果一個芯片中的故障沒有在 設(shè)計、制造、封裝測試等環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)，則最終發(fā)現(xiàn)故障導(dǎo)致的成本損失是前期的十倍以上。根據(jù)前瞻 產(chǎn)業(yè)研究院整理與預(yù)測，2020 年我國半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場規(guī)模已達到 176 億元，預(yù)計 2026 年將 達到近 400 億，未來五年復(fù)合增速 14%，保持快速增長。圖：中國半導(dǎo)體檢測設(shè)備市場規(guī)模質(zhì)譜儀可應(yīng)用在半導(dǎo)體檢測的不同環(huán)節(jié)，對相關(guān)材料和環(huán)境進行物性、化學(xué)成

13、分和微量污染物的 監(jiān)測與監(jiān)控。質(zhì)譜儀具有靈敏度高、動態(tài)線性范圍寬、可多元素同時分析等優(yōu)點，可應(yīng)用在 IC 硅 片表面雜質(zhì)分析、超純水、超純試劑分析、高純氣體分析等多個方面，例如可以測定高純四氧化硅 中 Mg、V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Zn、Mn 九種金屬元素情況，在半導(dǎo)體工業(yè)用高純材料的痕量 （10 -9）雜質(zhì)分析應(yīng)用廣泛。另外值得一提的是公司推出的新品 ICP-MS 可以廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)用高純材料的痕量分析中， 如靶材、高純氣體、高純試劑、電子化學(xué)品等物性、化學(xué)成分、雜質(zhì)分析等。目前國內(nèi)半導(dǎo)體廠商 主要使用進口品牌，具備較大替代空間。 ICP-MS 相對于其他質(zhì)譜儀，定量能力強，

14、是各種工業(yè)檢測的金標準，可以勝任超痕量（10 -12）檢 測。同其他檢測方式比，ICP-MS 主要有以下幾個優(yōu)點，在半導(dǎo)體檢測中起著不可或缺的重要作用。 1） 靈敏度高，對多數(shù)元素達到更低的檢出限； 2） 動態(tài)線性范圍寬； 3） 可多元素同時分析； 4） 分析速度快，單個樣品一般幾秒鐘內(nèi)完成； 5） 分析元素范圍廣，能分析元素周期表中絕大多數(shù)元素。4 、質(zhì)譜儀市場長期被海外巨頭占據(jù)，國產(chǎn)廠商厚積薄發(fā)質(zhì)譜儀市場長期被海外巨頭壟斷。由于發(fā)達國家投入較早，質(zhì)譜儀發(fā)展普遍領(lǐng)先于新興市場，目前 全球質(zhì)譜儀主要被歐美日本等發(fā)達國家所占據(jù)，主要生產(chǎn)廠商為實驗分析儀器的國際巨頭 Thermofisher（賽默飛）、Danaher（丹納赫）、島津、安捷倫、布魯克等。隨著新興國家科學(xué)技術(shù)水平提 升與研發(fā)