张江访谈录 — 陈昌

上海交通大学医学院附属瑞金医院

医学芯片研究所所长

上海近观科技有限责任公司、

上海驷格生物科技有限公司创始人

坐落于上海交通大学医学院附属瑞金医院嘉定院区边上的“上海械谷”科创园于去年10月开园，一期占地30亩，实验室面积约6万平方米，目前已有约10家研究机构入驻。

瑞金医院的医学芯片研究所便是其中之一。研究所位于械谷的瑞金创新中心，聚焦目前最先进的生物光子芯片、生物电子芯片、微纳芯片，为当前最先进的BT&IT研究所之一。该技术在基因测序、DNA数据存储、无创检测、肿瘤诊治、器官芯片等医工交叉领域均有大量的应用场景。

研究所所长陈昌教授是比利时微电子研究中心（imec）学成归来的芯片专家，国家级创新人才，也是“张江国家自主创新示范区杰出创新创业人才”称号获得者。采访中，陈昌展示了面向可穿戴无创血糖仪的硅光芯片，而这正是这个团队近期将前沿科技进行产业化落地的一次华丽绽放。

投身打造“中国的imec”

小时候一路在“尖子班”读书的陈昌，从高中时期就立下了要当科学家的志向，但熟悉他的小伙伴却笑言，他将来肯定会从商。

如今，作为医学芯片研究所所长的陈昌，从事着科学家的研究工作，不断探索集成电路芯片技术在生命健康领域的跨界应用，也以高科技的创新成果孵化出两家科技型初创公司——驷格科技与近观科技。科学家与企业家的结合，在陈昌身上就这样自然而然地发生了，既实现了他儿时的梦想，也与朋友的评价相吻合。

陈昌2004年本科和2006年硕士毕业于浙江大学。在浙大读书期间，他在实验室做出了形貌可控的纳米材料之后，萌生了新的想法——能否进一步了解材料的性能？尽管受制于当时的科研条件，他遍布校园也没有找到合适的测试设备，但从那时起，探索前沿问题的种子就埋藏在了他的心里。

2006年，陈昌留学比利时，在荷语天主教鲁汶大学（KU Leuven）和imec进一步深造，获得博士学位，之后留在imec工作，先后担任FWO博后研究员、资深研究员、项目负责人等。

“比利时imec是世界领先的纳米电子和数字技术领域研发和创新中心。作为全球知名的独立公共研发平台、半导体业界的指标性研发机构，研究中心拥有全球先进的芯片研发技术和工艺，与包括英特尔、三星、TSMC、高通、ARM等全球半导体产业链巨头有着广泛合作。”在比利时的13年，不但化解了陈昌心里曾经涌现出的那些科学“问号”，也引领他走进了半导体产学研领域的世界最前沿。

旅比期间，陈昌在生命科学和半导体芯片技术的交叉领域积累了丰富的产学研经验，并在单分子技术、第三代和第四代基因测序技术、光谱技术和大规模集成生物光电子芯片、系统和新应用的研发等方面建立起专长。2013年，他前往美国斯坦福大学交流，师从朱棣文院士和斯蒂芬·奎克院士，从事超高分辨红外成像研究，进一步开拓科研的深度与广度。

就职于全球顶尖研究机构，有稳定的职务、充足的课题资金，交往的多是国际行业巨头，但当时的陈昌依然能够隐隐感到在海外工作的职业天花板。虽然身在比利时，陈昌始终关注着国内科技创新领域的快速发展。在接到上海抛来的“橄榄枝”之后，2019年，陈昌毅然回国，加入由中国科学院上海微系统与信息技术研究所创立的上海微技术工业研究院，致力于参与推动打造“中国的imec”，投身于为国内外学术界和产业界探索一条新的面向生命健康的“超越摩尔”的芯片策略和途径。

回到祖国、从事自己最热爱的事业，在当时的陈昌看来，这正是完美的“天时、地利与人和”。

建设面向国家生物与信息融合战略的新型研究所

BT&IT是英文Bio Tech与Info Tech的缩写，意为生物技术与信息技术的交叉融合。

如今，站在在全球科技和产业前沿看，向生命科学和健康医疗进军，正是半导体工业近十年来新兴而又必然的重要发展趋势之一。随着科学家在生命科学领域的不断探索，以及个人健康、医疗的需求的指数级增长，BT&IT渐成全球科创“风口”。

“BT&IT作为一种交叉‘物种’，已经成为医疗健康领域的必经之路。”陈昌认为，给医工交叉的科创插上生物技术和信息技术这一对“翅膀”，将助力上海张江在高性能医疗设备及精准医疗产业的战略优势，也将进一步打响新时代上海张江科技创新的品牌影响力。

2019年回国后，陈昌持续致力于生物与信息技术融合领域的产学研。上海微技术工研院的8英寸的半导体研发中试产线，为其提供了BT&IT中的IT制造的基础设施。在这个平台上，陈昌带领了一支由海归专家为主、跨领域的团队，展开可大规模制造、CMOS工艺兼容的集成生物光电子的全新生物传感和操控的物理机制、核心器件和链路的研究，以及晶圆级量产工艺的开发，尤其是通过建立分子和传感器的非对称性相互作用原理，实现纳米尺度下的超局域化、超高灵敏的分子传感技术；打通从物理建模、数值仿真、器件设计和版图绘制，到定制化的芯片制造、测试、封装和应用的整套产品研制的全流程。

2022年，在上海联和投资有限公司等资方的支持下，陈昌带领一部分团队创立近观科技，打造在BT&IT领域，尤其是硅光芯片技术在生命健康领域应用的先锋企业。这家企业在BT&IT的战略中，作为一座桥梁，连接了生命健康（BT）和集成电路（IT）。

2023年，在瑞金医院的支持下，陈昌带领另一部分团队创立了面向国家BT&IT战略的医学芯片研究所，致力于打造BT&IT中的BT基础研发平台。这是一家院企共建的新型研究所，由上海微技术工研院和近观科技参与共建。作为BT&IT战略的另外一个桥头堡，医学芯片研究所定位于将先进的芯片技术应用于临床医学，了解一线的真实需求，研制专用技术、芯片和仪器，通过医院，实现新技术的验证和迭代。通过这样的产学研医一体化的策略，三个平台合力向高端科学仪器和医疗装备领域“卡脖子”难题发起冲击。

与此同时，陈昌及其团队主持或参与了8项国家级科研项目、7项上海市科研项目，并致力于推动前沿科研成果的转化，期间获得了150多项专利的授权或受理，实现了数千万级的转化成果，也收获了一些国际顶尖的成果，比如，利用硅基微纳芯片技术，开发出了兼具单分子灵敏度和分钟级分析速度的超快核酸检测仪，获得了欧盟的CE和美国的FDA的市场准入许可。

“我们掌握了全球领先的氮化硅基生物硅光的设计、制造、封测和应用，建有国内少有的可见光到近红外（400-1000nm）工作范围的芯片和晶圆级的测试和应用实验室，并已累计申请专利超百项。”陈昌介绍，目前，近观科技正在开发一系列优先发展的核心芯片产品。比如，基于拉曼光谱技术，团队已经攻克无创血糖检测医疗级精准度的世界级难题，并基于硅光子技术，研发空间外差拉曼光谱仪和片上激光来实现规模化和低成本的无创血糖仪；基于硅光单模波导近场光学原理，自研自产百万级的单分子、长读长基因测序芯片，填补国内在单分子实时荧光测序领域的空白。

新式的科研和产业化模式，也在催生BT&IT领域的颠覆性产品的问世。在近观科技的实验室，可以看到正在开发的从大到小的医用级、家用级和可穿戴的无创血糖检测仪。陈昌表示，“精准性是无创血糖仪的首要要求，也是一个世界级难点。我们利用微空间偏移拉曼光谱技术，可以精确测量组织液或毛细血管中葡萄糖的分子指纹光谱，利用智能算法得到血糖值。”然而，这项重要科学研究成果的实现，离不开瑞金医院所提供的BT平台和专业的医护专家团队的支持。

同时，近观科技也在尝试用生物硅光芯片技术进行仪器的微型化和降低成本，未来将会推出万元级的便携产品、千元甚至百元级的可穿戴产品，逐步让这些产品走进千家万户。芯片级的拉曼光谱仪是实现这个设想的关键，近观团队承担了芯片的设计，上海微技术工研院则承担了芯片的制造。三家的通力合作，才使得无创血糖仪具有了从科学样机走向医用级，并一步步走向精准个人慢病管理的未来。

正如陈昌的专精领域是生物与芯片的“跨界融合”，他笑言：只有不断拓宽人生的边界，才能开启更多无限的可能。与此同时，陈昌心里，也始终怀有一个梦想，打通实验室到市场的阻碍，加速前沿科技成果的转化，打造中国BT&IT领域的新质生产力。

摘自“上海科技”微信公众号

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/uaPjirZK71JvpOuAu83_Cw