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2025
专访芯宿科技赵昕 | 绿动Elog
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引言「绿动Elog」是绿动资本特别策划的企业家访谈专栏，名称中的E取自英文“Entrepreneur”（企业家）的首字母，Elog即企业家日志。本专栏将聚焦细分领域的优秀企业家，通过深度对话揭秘行业内幕与发展动向，挖掘企业在技术突破与商业模式创新中的独特实践，分享创业历程中的经验与思考。
信息技术（IT）与生物技术（BT）这两条曾经平行的河流正以前所未有的速度汇合，形成一股塑造未来的强大力量。人类理解和改造生命的方式，从传统的、基于经验的观察科学，逐渐转变为一门可量化、可编程、可规模化的精密工程学科。
在这场变革中，如何用驾驭硅基芯片的逻辑，去读写以碳基分子为载体的生命密码？芯宿科技正试图给出自己的答案。
他们并非简单地将生物反应微型化，而是从第一性原理出发，将半导体技术与生命科学的核心操作进行深度融合。这不仅是一次技术路径的选择，更是一场关于效率、成本和控制论的范式革命。
芯宿科技创始人赵昕
从半导体到生物学新大陆
任何一家试图颠覆行业范式的公司，其基因都深植于创始团队的视野与格局。芯宿科技创始人赵昕博士的个人经历，完美诠释了这家公司跨越学科边界的核心基因。
赵昕的学术轨迹起点，并非生物学，而是更为基础和纯粹的物理学。他本科以第一名成绩毕业于北京大学物理学院，之后赴麻省理工学院（MIT）攻读博士，在半导体器件方向做出了令人瞩目的成果。他曾设计制备了当时世界上尺寸最小、跨导最高的垂直场效应晶体管，并被选为国际未来20年最理想的新型晶体管之一，其论文被业界广泛引用，技术被台积电、IBM等顶尖公司验证采用。
“从个人价值角度分析，我更希望接触、经历或者推动技术从实验室到产业化的过程”，赵昕坦言。与许多埋首于实验室的学者不同，赵昕从一开始就展现出对技术商业化的浓厚兴趣。
2011年，赵昕便与同伴共同组织了第一届“MIT中国创新创业论坛”，这个论坛至今仍是美东华人硬科技创业领域的旗舰活动。读书期间，他也曾利用回国机会，为一位师兄在苏州创办的模拟电路设计公司提供技术支持，亲身感受过半导体等硬科技领域备受冷落的创业环境。
这些经历让他深刻认识到，硬科技创业不仅需要领先的技术，更需要市场的耐心、资本的远见和合适的时机。博士毕业后，赵昕敏锐地观察到美国科技创新的风向正在转变，他回忆说，“从美国市场来看，硬件相对已经比较成熟，生物技术和信息技术逐渐成为创新项目的主题，生命科学领域正处在爆发的前夜。”
作为一个半导体领域的科学家，直接闯入生物学这个全新大陆无异于冒险。因此，赵昕选择主动“补课”，他留在了美国，利用自己已有的技术背景，申请并获得了一些来自美国国立卫生研究院（NIH）等机构的科研基金，系统性地接受生命科学领域的培训，完成了从技术到商业的原始积累。
赵昕看来，半导体芯片是人类所能精密控制的最大规模、最低成本、功能最多元的工具，如果能用于操控生物分子，将带来前所未有的高通量和低成本优势。2021年，芯宿科技成立之初便确定以DNA的高通量合成为破局点，立志发展分子芯片技术，推进生物技术的半导体化。“很多人认为我们会是下一个Twist公司，但我们的愿景并不完全相同，我们更想像美敦力、赛默飞那样为生命科学领域提供底层硬件和工具平台”，他补充说。
一场合成范式的新革命
芯宿科技最核心的创新，在于将传统依赖人工和机械的DNA合成过程浓缩进一块定制的CMOS芯片。这被称为“第三代”DNA合成技术，融合了集成电路、微机电系统、微流控、表面化学、电化学、分子生物学等十余门学科，技术壁垒极高。
要理解芯宿科技的技术颠覆性，必须先厘清一个被广泛误解的概念——生物芯片。据赵昕介绍，市面上绝大多数的生物芯片本质上是一种被动的微型管道系统，而芯宿科技所做的分子芯片则是真正在硅晶圆上制造出的，包含数百万甚至上亿个晶体管的集成电路。
分子芯片
简单来说，芯片上布满了成千上万个可独立控制的微型反应位点，每个反应位相当于一个“微型合成器”。利用电信号，芯片可以在这些微反应室内精确控制化学反应，用电化学方法在选定的位置引发或抑制核苷酸的结合。传统柱式合成是宏观的96孔板规模，Twist等第二代技术通过硅基微孔阵列把反应缩微至百微米尺度，而芯宿的CMOS芯片更进一步，可以达到亚微米尺度的微电子控制。
相比传统工艺，芯片法每合成一个碱基所需试剂量可以缩小百倍、甚至千倍，废液和成本随之大幅降低。同时，芯片内置传感和控制还能显著提高合成准确率，突破以往复杂序列合成易出错的难题。芯宿科技称其技术成熟后，DNA合成成本可实现指数级降低：公司目前成本较传统技术降低30-40%，2026年再降低50%以上。
芯宿科技技术的优势，不仅是并行合成大量寡核苷酸，更在于把后续的纯化和长链拼接也整合到了芯片上。
在现有技术中，合成长DNA需要先合成几十条短DNA片段，然后经过柱层析等步骤纯化，再通过退火、连接或酶法逐级组装成长片段。这些步骤往往要人工介入或者使用大型自动化设备逐步操作，费时费力且损耗大。即便是Twist的机械自动化平台已经能高通量合成短链并拼接，但整体仍受限于物理臂和液滴操控的尺度。
相比之下，芯宿科技选择的是全新的芯片式自动化路径：利用芯片在微观尺度操纵分子的能力，把短链合成、高通量纯化、高通量拼接全部搬到芯片上完成。赵昕表示，这样做有两个直接好处：一是省去了多轮移液、转容器的过程，大幅减少了DNA片段的损失，提升长链产量；二是能够同时拼接众多片段，比如芯片上不同区域各自组装不同基因，从而把过去串行构建基因的流程改造成并行模式，速度成倍提高。
“卖设备”与“做代工”并行
拥有了颠覆性的技术，如何将其转化为可持续的商业成功，是所有硬科技公司面临的核心挑战。
芯宿科技从成立起就规划了多元化的产品形态，以充分释放其技术价值。首先是核心硬件设备，即高通量DNA合成仪。该设备包含定制CMOS芯片及配套的流路、光学、电控系统，能够自动执行DNA合成和组装过程。芯宿已经成功研发出国内首台桌面式合成仪，并开始小批量转产，公司已具备向客户交付仪器的能力。其次是消耗型产品，各类合成芯片和试剂耗材。芯片相当于合成仪的“墨盒”，不同规格芯片提供不同通量和产量，以满足从小型实验室到工业生产的需求。
产品形态展示
“仪器+耗材”的模式，是生命科学工具领域的经典商业逻辑，通过仪器的铺设建立一个持续产生收入的耗材生态。然而，芯宿科技并未止步于此。
利用自有设备，芯宿科技构建了一个内部智能生产平台，为下游客户提供从寡核苷酸到基因片段的定制合成服务。目前公司已推出引物合成、基因合成、靶向探针制备、DNA文库合成、RNA合成等多种服务，能够覆盖科研、医药和工业合成生物的不同应用场景。这种软硬结合的产品矩阵，使芯宿既可以作为工具供应商（卖设备和芯片），又可以作为解决方案提供商（卖合成产品）。
赵昕指出：“我们清醒地认识到，对于一项全新的、具有范式革命潜力的技术，仅仅销售‘铁锹’（工具）是不够的，还必须亲自展示如何用它来‘淘金’（提供服务），以教育市场、建立标杆。”
之所以选择这种“卖设备”与“做代工”并行的混合模式，他进一步解释说：“对于那些已经拥有强大品牌和销售渠道的传统基因合成服务公司，芯宿向他们销售设备和芯片，这些公司可以升级自身的技术能力，降低成本、提高通量，从而在市场上获得竞争优势。对于实验室或新兴的合成生物学公司，他们可能没有能力或意愿去维护一套复杂的合成设备和团队，芯宿可以直接提供合成服务，让他们能够以更低的门槛享受到最前沿的技术。”
对于芯宿科技而言，在公司发展的早期阶段，高毛利的合成服务可以提供宝贵的现金流，支撑公司持续的研发投入。随着市场成熟度和设备装机量的提升，来自芯片耗材的经常性收入将逐渐成为业务的压舱石，形成一个更健康、更具韧性的收入结构。
从赋能生物医药到剑指信息存储革命
目前，高通量DNA合成最直接的应用，即为生命科学各领域源源不断地提供DNA序列。芯宿科技的技术平台首先服务的是合成生物学和基因工程基础环节，包括寡核苷酸引物、分子探针、基因片段等合成。例如，在分子生物实验中，PCR引物和测序引物是消耗量巨大的基础试剂，高速合成能力可保证科研工作者快速获得定制序列。
在生物医药领域，高通量DNA合成亦有广阔用武之地。以新冠疫情期间大放异彩的mRNA疫苗为例，其生产流程上游需要模版DNA（即要先合成对应mRNA序列的DNA，再转录为mRNA），芯宿科技的DNA合成正好可以提供这一上游支持。
其次是抗体药物发现，传统抗体筛选往往依赖生物体免疫产生多克隆抗体库，如今，人们开始用合成DNA文库构建噬菌体展示库、酵母展示库来筛选抗体。芯宿的超高通量合成能力，结合其合作伙伴在AI制药方面的需求，有望大幅提升药物先导分子筛选的效率。
高通量DNA还可用于基因治疗载体构建和基因编辑试剂的生产。例如，合成上百条不同序列的CRISPR向导RNA（sgRNA）库，用于全基因组筛选等。芯宿科技已经推出了CRISPR文库、引物探针池等产品，并能够更低成本、更高质量以及更及时交付解决方案。
在更长远的视野中，DNA合成技术还被寄望于解决人类面临的数字存储难题。随着大数据时代到来，全球数据量呈指数增长，传统硅基存储介质（磁盘、磁带）在容量、寿命和能耗上渐渐乏力。据统计，2025年全球数据总量可能达到163泽字节（ZB），需要约350亿个5TB硬盘才能容纳；而若用DNA存储，仅需约1公斤DNA即可。这是因为DNA分子的存储密度极高，且稳定性极好，在-18℃下保存数十万年信息也几乎无衰减。
然而，当下DNA存储面临的最大障碍正是“写入”成本过高且速度缓慢。要存储1MB的数据可能需要合成上百万条DNA序列，这用传统方法代价惊人。芯宿科技瞄准的正是这个痛点，希望通过指数级提升合成通量，将DNA写入成本下降到可接受水平。芯宿科技已参与国家重点研发计划“生物与信息融合”项目，其提交的“超高通量低成本DNA分子合成用于DNA存储”课题获得国家支持。
赵昕预计，在未来三到五年内，DNA存储有望在一些利基市场实现商业化应用。而真正的大规模市场，将是所谓的“冷数据”存储，即那些不经常被访问但需要长期归档的数据，这将是一个千亿美元级别市场。
从赋能当下的生物医药产业，到剑指未来的信息存储革命，芯宿科技正在一条清晰而宏伟的道路上前行。芯宿科技用半导体的精密逻辑，去操控生命的微观世界，不仅是在“书写”DNA的序列，更是在书写一个由硅基与碳基深度融合的未来。