最热门的不同科技赛道一旦交叉会产生什么?| 峰瑞芯片系列

峰瑞资本 2022-06-23 21:11


前沿技术之间的交叉汇聚,经常能拓宽人们想象力的边界。站在半导体和生物医疗这两个热门科技赛道的交叉点,芯宿科技在芯片上合成DNA分子,把实验成本下降两三个量级的空间;心永科技摘下智能血压监测这座医疗领域的圣杯,逐步拓展这项技术在医疗与消费领域的应用。


在「峰瑞创投对话·芯片半导体系列」直播第3场——《前沿交叉学科创业》芯宿科技联合创始人兼CEO赵昕心永科技联合创始人&CEO李毅彬峰瑞资本合伙人马睿交锋,探讨交叉学科之间的碰撞,芯片如何影响各行各业。


赵昕本科与博士分别毕业于北京大学和麻省理工学院,2018年入选国家级青年人才计划。赵昕在新型半导体器件的设计、工艺、表征与机理等方面取得多项创新学术成果,在微电子领域顶级会议和期刊发表了40余篇论文,半导体器件研究成果被国际领先的半导体公司台积电、IBM,IMEC等采用。


2020年,赵昕创办芯宿科技。芯宿科技愿景是利用半导体技术打造分子生物时代的基础设施,致力于DNA、RNA、蛋白的高通量合成与检测,使能合成生物、生物医药、DNA信息存储等关键应用。团队在半导体、微流控和生物科技等方面各有十余年研究和产业开发的积累。


李毅彬本科毕业于北京理工大学信息电子学院,博士毕业于清华大学集成电路学院,李毅彬在医疗电子领域深耕10年,主要研发便携式智能医疗硬件,基于自主研发传感器和生物动力学模型,研究信号采集系统和信号分析算法,在心电、脑电、血压、血糖、呼吸、睡眠等方面有着丰富的经验。


李毅彬于2020年5月创立心永科技。该公司致力于便携式无感连续血压监测这一医学测量界的圣杯问题,从底层传感器、系统集成、算法和产品等层次,开发无感、实时、准确、便携的可穿戴血压监测产品。希望用智能科技让每个人都可以随时随地方便地获取医疗级可靠度的血压信息,从而避免或降低心脑血管疾病的危害。


本次对谈的主持人是峰瑞资本合伙人马睿,他关注材料和生物科技方向,聚焦于计算驱动、合成生物学、前沿技术和新疗法领域的投资。代表项目包括蓝晶微生物、优脑银河、晶泰科技、剂泰医药、康迈迪森、芯宿科技、心永科技等。加入峰瑞资本前,马睿曾任职于生态环境部,深度参与国家政策和规划的制订。马睿拥有卡内基梅隆大学市政工程博士学位,及清华大学硕士和学士学位。


他们在文中探讨了:


  • 为什么选择交叉学科创业?
  • 如何把半导体与生物医疗技术结合起来,研发的新技术到了哪个阶段?
  • 前沿技术如何商业化?
  • 交叉学科创业难在哪儿?创业路上有哪些思考?


我们整理了部分对话内容,希望给大家带来一些启发和思考。本期是「峰瑞芯片系列」的第七篇(欢迎点击链接,回顾芯片系列文章)




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/ 01 /  

为什么选择交叉学科创业的道路?


马睿:先请两位嘉宾分享一下,自己怎么走上交叉学科创业的道路。赵昕本科学物理,后来在MIT研究半导体,曾在微电子领域顶级会议和期刊上发表过40余篇论文,半导体器件的研究成果也被国际领先的半导体公司广泛采用。创业为什么想到医疗这个方向?


赵昕:从本科到读博期间,我一直在进行CMOS先进工艺以及器件方面的研究,持续关注着半导体领域的前沿创新。


在2015年这个时间节点上往前看十年,我意识到美国的半导体尤其是硬件领域的创业热度不如以往。半导体领域的绝大多数创新是由产业界内部发起的。


我在IBM实习,发现生物对半导体硬件的需求其实非常广。IBM在业界内率先用固态纳米孔去做测序,我就觉得这个方向非常有意思,虽然当时我对生物不是特别地了解,但开始留心半导体技术怎么和生物应用相结合。


其实,半导体在生物领域的应用可以追溯到20世纪50年代。硅晶体管诞生后,电器小型化成为可能。美敦力公司联合创始人Greatbatch和E. Bakken伯爵共同研发了首款可穿戴、可由电池供电的体外起搏器。在此之前,心脏起搏器采用的是有线连接,人们使用后难以行动。


美敦力借助半导体技术与电池技术,为医疗产业做出贡献。医疗可穿戴设备沿着摩尔定律持续不停地微型化。美敦力还曾研发出全世界最小心脏起搏器,体积仅有胶囊大小,重量仅2克。


芯片除了能让设备微型化之外,还提供了对力热光电各种信号的感知。比如,在3纳米的集成电路上,人们可以做出和生物大分子基本在同一尺度上的结构,这些结构可以直接和生物分子进行传感、合成等方面的相互作用。


利用半导体集成电路再加上生物芯片基础的平台,可以做基因的合成与检测,这也是芯宿科技正在做的事情之一。我们看到,半导体+生物技术有越来越多的应用前景。我能明显感觉到,这个领域的创新与活力。在这个领域探索的过程中,我非常幸运地得到了来自峰瑞的支持,在2021年回国创业。


▲ 芯宿科技研发实验室。图片来源:芯宿科技


马睿:总结来看,供给端芯片本身集成越来越好,越来越微型化,也能实现各种各样的功能,包括力热光电的感知加上执行。需求端百花齐放,由于芯片的尺寸和生物尺寸相匹配,有越来越多能够被实现的场景,于是赵昕就转向用芯片来满足生物应用这个领域。


另一位嘉宾,李毅彬博士本科在电子学院,博士在集成电路学院深造,也做过脑电方向的创业,曾经在医疗电子领域深耕10年,在心电、脑电、血压、血糖、呼吸、睡眠等方面都有丰富的经验。请李毅彬来分享一下,为什么创业要做人体信号的监测,这个方向跟你以往做的研究有什么相关性?


李毅彬:我从本科到博士期间,一直在微电子方向钻研。对半导体领域积累到一定程度之后,总要经历厚积薄发的过程,思考半导体这门技术可以延展到哪个行业方向来应用。观察研究之后,我觉得医疗是个很好的切入点。


具体而言,我为什么选择血压这个方向?血压和人们的日常生活息息相关。传统的用袖带测量血压的方式已经持续了百余年时间,比较难实时、精准地测量,对病人来说也很不方便。


2020年,我们开始把测血压这件事产品化。为什么我们有条件革新血压测量这件事?在我看来,是传感器技术、AI技术以及人们健康意识的提升,这三股力量形成合力,推动我们抵达今天这个转折点。


先来看传感器技术。其实在2010年,小米手环还没未推出之前,我们想做一个类似小米手环的产品,在手腕上连续获取血流动的参数。但当时传感器技术还不成熟,我们得自己搭前端的模拟电路,再把它转成数字化,从而提取信息,过程非常复杂,离真正产品化也很遥远。近年来随着传感技术的发展,尤其是光电技术在便携式设备上应用普及,使得这类传感器已经非常地成熟,能够被广泛地应用。


其次是AI技术。当数据量积累到一定程度,AI能够从一个黑盒子的角度,发现人类可能很难洞察的一些问题或者规律,进而揭示更本质的东西。比如血压的节律变化,血压的长期的变化到底跟人们的生理机制有什么关联。这些问题如果只靠传统的方法去研究,将非常困难。


▲ 图片来源:心永科技


另外,人们的健康意识也带动了血压测量市场的发展。大概十年前,很多人会选择到医院测血压。而现在血压测量的重要性已经深入人心,血压计已经几乎成为老年人的必备品。


/ 02 /  

研发的技术到了哪个阶段,有哪些应用?


马睿:我们第一次跟李毅彬聊,我就觉得他们解决问题的方式是典型的工程思维,先从医学临床出发提出来连续血压的监测这个问题,然后完全采用一种解决工程问题的方式来攻关。想请教李毅彬,你怎么判断出来连续血压检测这件事非常重要?它会有哪些方面的应用?


李毅彬:为什么说连续血压检测非常重要?血压相当于心血管系统的KPI指数,长期的血压趋势能反映心血管系统的整体情况。医生为了把握病人的生理情况,也希望获得长效的血压数据,把病人每时每刻的血压都控制在相对合理的范围。


但血压这项指标本身波动性会非常剧烈,导致单点的血压测量,往往不是很可靠。比如我们情绪稍微有点波动,甚至喝杯咖啡、抽根烟,血压波动都会达到10毫米汞柱左右。此外,诊室血压很多时候不能完全反映病人的生理状态,例如隐匿性高血压或者白大褂高血压,往往说的就是这个问题。


目前袖带式测量方式基本上无法实现连续测量,只能通过每隔一段时间间隔测量,进行24小时动态血压监测这种方式,获取近似连续的血压折线图。但这种方式无法获知短的时间里的血压变化。


更重要的一个场景是夜间血压。夜间和清晨是心脑血管疾病高发时间段,肾源性的高血压和夜间血压水平也非常相关。但如果让人们在夜晚用袖带式测血压的话,很打扰人们的睡眠和生活。我们也希望能够通过连续测量血压这项技术,给真正需要血压测量的人群,带来更加合理的解决方案。


测出连续血压数据之后,该怎么应用?


连续血压数据的应用还处于早期阶段。先保证数据本身的准确性和可靠性,测准,这是第一步。第二步,再把这个数据用好。我们用心率这项指标类比,起初人们很难想到心率能具体应用到哪些方向,但经过数十年的发展,心率能够和人们的运动、睡眠结合起来,和慢病管理或者数字医疗等理念结合。通过提供前端的接口和数据,可以为后端的诊疗、用药等提供非常准确、可靠的科学依据和量化的指标。


马睿:怎么应用这件事挺有意思。苹果手表集成了很多人体信号相关的测量,比如心率、血氧等信号。很多sensor加上去的时候,大家不知道它有什么用。比如血氧浓度,正常人始终在95%以上,没有太大波动。


但新冠来临,血氧浓度这个指标发挥了作用。美国研究发现,很多得新冠病人血氧浓度会急剧下降,这个指标甚至比抗原和核酸检测来得更快更直接。一旦发现血氧浓度在下降,可能就得去医院检测是否得了新冠。


再来看芯宿科技。赵昕发现半导体+医疗会有很大的机会,切入的第一个场景是基因合成。基因合成相关的技术目前发展得怎么样?芯宿科技现在把芯片+基因合成这件事做到哪一步?


赵昕:通过基因合成,研究人员可以精确设计出自然界不存在的DNA序列。基因合成既是生物医疗领域的基本需求,也是生物行业的使能技术(Enabling Products,推动合成生物产业发展的引擎,主要包括基因测序技术、基因组编辑技术等)。然而基因合成领域的痛点是降低合成的成本,不仅仅是降低10%、15%,而是指数级下降。


起初,人们采用“柱式”的方式,在一个管子表面进行化学合成。之后Twist Bioscience这家为生物技术行业客户生产合成DNA的美国企业,进行了“机械式”的创新。这家企业在硅片上挖出多个微米量级的洞,通过喷头采用类似喷墨打印的方式,进行高通量的反应。这种方式可以有效地缩小每一个反应单元的试剂体积,提高合成数据的效率,大约可以帮助企业把实验成本下降三到四个量级。


伴随着芯片的发展,理论上来讲,我们可以用集成电路的方式,做出纳米级工具,相对于“机械式”是另一种思路。在集成电路上,我们未来有望把每个反应单元的体积,从“机械式”的微米级做到“芯片式”的纳米级。


我们创办的芯宿科技正在研发第三代,也就是“芯片式”的产品。我们已经开发了针对短链产品需求的桌面式合成仪原型机,短链芯片的中试已经结束,正进入量产的环节。我们还完成了基于芯片的长链合成的原理验证,正在开发芯片和合成仪。


相较于“机械式”的方法,“芯片式”的产品借助CMOS芯片,可以在单分子层面上,对少数分子进行操控和传感。“芯片式”有可能把实验成本下降四五个量级。


马睿:基因合成是“写”,在“读”的方向,芯宿科技会和心永相近吗?都要去测某个信号,测人体或者测蛋白或者测核酸的。除了基因合成以外,芯宿未来用半导体来测信号上还有哪些可能的应用方向?以及芯宿未来愿景大概是什么样的?


赵昕:基因的“读”也就是测序,我们希望芯宿科技在合成和测序都会进行一定程度的布局。我们具备芯片式工程化的基因,会持续地探索集成电路、生物芯片工程化能力的边界,拓宽芯片在生物技术方向的应用。


从业务方向上来讲,合成和测序有很多共通的层面。很多测序的技术,其实是边合成边测序,而合成也需要测序的模块,从而进一步提升合成的效率。而新一代测序(NGS)没有采用边合成边测序的方式,而是采用单分子实时测序。未来为了合成的效果,我们也会在单分子检测上进行布局。


/ 03 /  

前沿技术如何商业化?


马睿:心永科技和芯宿科技这两个项目在技术上非常solid,在商业应用上,是否会面临一些困难?


比如心永科技,如果想把新的检测指标用在医疗市场,会涉及合规的问题。对芯宿科技而言,“下一代的单分子检测”这个事情需要被定义,比如是用质谱来测,还是用芯片来测,抑或是需要更关注空间信息。


想听听两位对商业化的想法,以及各自公司目前在商业化上的进展。


李毅彬:我们现在从事交叉学科创业,有种“第一个吃螃蟹”的感觉。血压监测设备取得医疗器械认证是我们第一个里程碑。但是更核心的一个问题是,如何让这项技术被大家真正接纳,取代旧技术。同时,用这个技术定义新的指标,从而推动临床医学的发展。


商业化方面,我们用两条腿走路。


一条是医疗器械的角度,先获得医疗器械认证,一步一步夯实研究基础,再往医学界推广。我们持续跟医生交流,把技术提供给医生,进行临床实验,积累循证医学证据,探索连续血压和疾病预警、诊断、治疗的关系。在早期先在高血压病人群体推广。


另一条是日常消费品的角度,跟一些品牌方合作,来推广产品。其中最重要的是,让大家树立连续测血压的观念,先用起来。


赵昕:从我们的视角来看,“单分子检测”这件事目前在国内可能还没有那么大的确定性。但我们毕竟是从合成入手,合成上的商业化路线确定性大一些。并且,我们团队经历过国内半导体行业发展艰难的阶段,因此对早期如何商业化比较上心。


我们会先采用更成熟的技术手段,为客户提供产品,随后持续地升级、迭代现有的技术。迭代出新方法之后,我们可以跟学术界合作,往前推进,寻找更多的应用场景。可以说,解决已有的需求是我们商业化的起点,当我们在市场上占据一席之地之后,再去拓展新的路径。


/ 04 /  

交叉学科创业难在哪?

如何让更多人理解交叉学科?


马睿:交叉学科对创业来讲,有哪些挑战?想听听两位的见解。


赵昕:从事交叉学科创业,我们经常被问到,为什么会选择跟已经验证过的不太一样的方式,往下进行研发和探索。大部分人可能很难想象,用芯片来做分子的合成、分子的测序,前景会是怎样的。


我们从业界挖了很多有经验的人,大家刚开始会对新技术的认知有点模糊。我们在内部进行了很多培训的工作,也写了很多关于新技术的文章,让大家逐渐意识到新技术的潜力。


比较幸运的是,我们三位创始人都有多年交叉经验,也有各自在某个方向进行一定耕耘和积累:一个是集成电路;一个是生物芯片;一个是在生化和生物方面的应用。三个人凑一起,确实有比较妙的化学反应。


李毅彬:我跟赵昕的感觉类似,有时会感受到“没有人懂我们”。“交叉学科”一般会涉及多个差别极大的方向。而心永科技立足在半导体技术、医疗、流体力学在这三个学科的交汇点。想把这件事完全搞透、串起来,非常困难。我们从2011年左右开始钻研便携式传感这件事,十年多之后,才觉得自己有一点点建树。


招聘的时候,大部分人都可能要从头了解心永在做的事情。比如一位很成熟的工程师,在别的企业,可能一个月就能很顺畅地交接工作,在我们这边可能要三个月左右,才能把整个逻辑研究清楚。如何让团队成员真正理解、掌握公司在钻研的技术,可能是大部分进行交叉学科创业的公司,需要解决的问题。


马睿:确实,招聘对于对于交叉学科创业的公司来讲极为重要,想请两位讲讲,最近在找哪些方向的人才?


李毅彬:心永科技目前以技术研发为主,非常欢迎各种软、硬件工程师,尤其是对于流体力学、流固耦合等问题比较擅长的小伙伴,来跟我们交流。也欢迎医疗领域或有各类渠道资源的朋友加入。


技术中比较核心的两部分,一个是前端的硬件开发,另外就是算法开发。从电路到传感器,这些前端硬件都是我们自己做的。APP和算法,也是我们自己搭建的。算法开发主要分成两个核心方向:一个是物理模型,对物理过程建模分析。另一个是AI模型,基于数据的分析和基于AI的补偿。通过下面的邮箱和二维码,就可以联系到我们。欢迎各位的加入,非常期待!




欢迎加入

非常欢迎各种软、硬件工程师,尤其是对于流体力学、流固耦合等问题比较擅长的小伙伴,来跟心永科技交流。也欢迎医疗领域或有各类渠道资源的朋友加入。欢迎投递简历至 xinyong@heart-forever.com


赵昕:和心永科技一样,芯宿科技目前正在经历快速扩张的阶段。从公司整个架构来看,芯片设计、生物芯片开发、微流控、自动化、生物信息以及蛋白组学等等方向都需要人才加入。


芯宿科技的团队来自于麻省理工学院、伯克利、华盛顿圣路易斯大学、清华大学、北京大学、复旦大学,南京大学等高校。他们曾就职于Intel、Thermo Fisher,Berkeley Lights等世界顶尖公司,在生物技术、集成电路、MEMS和微流控等方面有多年科研和产业积累。


我们期待生物科技、集成电路、MEMS、微流控、电路设计和仪器设计等领域的有识之士加入芯宿科技。借着创新的企图心、跨领域的思考能力,一起在技术快速发展的“创芯时代”,投入一份努力。


如果你有相应经验,愿意在早期团队进行前沿技术的探索,欢迎你持续关注芯宿科技的公众号,我们会分享更多技术论点与招聘信息。




欢迎加入

期待生物科技、集成电路、MEMS、微流控、电路设计和仪器设计等领域的有识之士加入芯宿科技。欢迎投递简历至HR@atantares.com

如果你有相应经验,愿意在早期团队进行前沿技术的探索,欢迎你持续关注芯宿科技的公众号,我们会分享更多技术论点与招聘信息。



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见过创业的苦,

相信厚积薄发的力量


马睿:想请两位创业者分别代表波士顿和清华,聊聊你们创业到现在的感想。


赵昕:芯宿科技是我第一次主导的创业,但并不是我第一次体会创业。2011年读博期间,我跟着一位MIT的师兄创业。公司想要在模拟电路中做一款更好的EDA工具,做底层的国产替代。当时的芯片市场很艰难,没有被资本关注到,无论是大企业还是创业公司,都经历过一段艰难的日子。


之后在波士顿,诞生了不少AI制药领域的明星企业,比如峰瑞投资的晶泰科技。后来晶泰科技这些AI制药公司回国创业,得到来自国家政策、投资机构的支持。我能明显地感觉到,在不同的时代背景下,创业的差异。


因为我经历过芯片行业的低谷期,所以在商业化上,我既会强调高举高打,也会做一些看起来似乎有点“土”,但实际能尽快上手,能产生收入的事情。但我们会坚持长期的愿景,相信芯片技术将在分子合成、检测上拥有一定的战略地位。


马睿:赵昕见过了创业的苦,现在虽然赶上了这波红利,但还是会坚持技术和商业并重。请毅彬也来谈谈创业后的感受。


李毅彬:我觉得创业路上,最大的问题是,特别容易动摇。如果你在前期没有非常深的积淀和酝酿,后面你在面对很多诱惑、问题的时候,就很容易站不稳脚跟。


创业首先要踏实把事情做下来,然后再想怎么服务别人,怎么商业化。2016年的时候,就有朋友来问我,要不要把研发的产品从学校拿出来,向外售卖。但我觉得时机还不够成熟。现在我们对这件事比原来把握得更全面了,也大概清楚发展趋势是什么样以及如何规避将要遇到的问题。


既然我们选择的是交叉学科这样的前沿方向,那我们注定面临的是攻坚战,要经历厚积薄发的过程。




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