光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不強大的上游材料

孫曉霞

當(dāng)下，在5G通信、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的同時，光電子技術(shù)作為這些信息技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵支撐技術(shù)，也格外受到關(guān)注。近年來，光電子產(chǎn)品市場規(guī)模不斷擴大，應(yīng)用日益廣泛，成為各國各地區(qū)競相發(fā)展的熱點。根據(jù)市場研究公司MarketsandMarkets預(yù)計，2021年全球光電子市場預(yù)計將達(dá)到7242.2億美元，年均復(fù)合增長率將達(dá)到8.4%。

近日，本刊記者針對我國光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況，特意采訪了中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院電子信息研究所研究室主任馮曉輝。畢業(yè)于北京大學(xué)凝聚態(tài)物理專業(yè)的馮曉輝，研究方向為半導(dǎo)體光電子，目前主要從事5G、汽車電子、人工智能等ICT領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展、政策規(guī)劃研究工作。

產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時期

馮曉輝介紹，從應(yīng)用來看，光電子技術(shù)可用于光通信、光顯示、光照明、光傳感等方面。

他說，對于5G通信、人工智能、大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)，主要涉及了光電子技術(shù)中的光通信技術(shù)。移動通信網(wǎng)絡(luò)主要依賴光纖網(wǎng)來承載，尤其是移動通信基站的互聯(lián)及回傳等。人工智能、大數(shù)據(jù)等對云計算、數(shù)據(jù)中心等十分依賴，而數(shù)據(jù)中心的建設(shè)與移動通信網(wǎng)絡(luò)類似，也對光纖光纜、高速光模塊等有著很大需求。以5G為例，其在各項關(guān)鍵能力指標(biāo)上相對于4G都有極大提高，因而對光通信有了更高的要求和依賴。例如，5G的高峰值速率需要100G以上的高速光收發(fā)模塊，其系統(tǒng)容量的提升也需要用到單纖雙向模塊、波長可調(diào)光收發(fā)模塊等新型光通信器件。此外，廣域的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也將對光纖光纜有非常大的需求。

馮曉輝詳細(xì)介紹說，光通信技術(shù)具備超高速、大容量、長距離、抗干擾等優(yōu)點，在主干網(wǎng)、接入網(wǎng)等方向均得到廣泛應(yīng)用，成為高質(zhì)量信息傳輸?shù)闹饕侄魏陀芯€通信的主要方式。光通信產(chǎn)業(yè)鏈通常包含光通信設(shè)備和光纖光纜2個平行的子產(chǎn)業(yè)鏈。光通信設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈包含上游的光通信芯片、光器件與光模塊環(huán)節(jié)，中游的光通信設(shè)備環(huán)節(jié)和下游的電信運營環(huán)節(jié)；光纖光纜產(chǎn)業(yè)鏈包含上游的光纖預(yù)制棒環(huán)節(jié)，中游的光纖光纜制造和下游的電信運營環(huán)節(jié)。光器件與光模塊環(huán)節(jié)行業(yè)集中度較低、市場需求旺盛。光通信設(shè)備環(huán)節(jié)的行業(yè)集中度較高，主要由華為、烽火等少數(shù)幾家實力雄厚的企業(yè)主導(dǎo)。

馮曉輝表示，近年來，我國高度重視信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，光通信市場取得長足發(fā)展。當(dāng)前，在5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)逐步開啟、電信運營商骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)持續(xù)升級，以及互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心高速建設(shè)等多重因素的驅(qū)動下，我國光通信產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷快速發(fā)展時期。

同時，馮曉輝指出，我國在光通信設(shè)備、光纖光纜等產(chǎn)業(yè)中的優(yōu)勢主要集中于系統(tǒng)設(shè)備、光纜等中游環(huán)節(jié)，而在光芯片、光模塊與光器件、光纖預(yù)制棒等上游環(huán)節(jié)依然存在較大問題。例如，在光模塊方面，我國廠商目前主要分布在技術(shù)成熟、門檻不高的中低端光模塊領(lǐng)域，且多以組裝代工為主，產(chǎn)品附加值不高，同質(zhì)化嚴(yán)重。在光芯片方面，我國也面臨著類似的問題，即國內(nèi)廠商只能供應(yīng)低端的光芯片，而Finisar、Lumentum、Avago、Oclaro等國際大廠幾乎壟斷了我國的高端光芯片市場。在光纖預(yù)制棒方面，我國在光纖預(yù)制棒的制備材料及光纖涂覆材料方面存在不足，對進(jìn)口依賴較大。

就光顯示而言，馮曉輝認(rèn)為，受智能移動終端快速發(fā)展、液晶電視大尺寸化帶動，以及智能可穿戴設(shè)備、車載顯示、公共顯示、虛擬現(xiàn)實（VR）等新興市場需求的快速擴大，大屏商用顯示面板呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢。但是，需要正視的是，以光學(xué)膜為代表的配套產(chǎn)業(yè)對外依存度依然高，我國本土的偏光片企業(yè)在產(chǎn)能及技術(shù)方面均受到一定的限制。

馮曉輝表示，在光照明方面，目前，我國已成為全球最大的LED產(chǎn)品生產(chǎn)、消費和出口國。近年來，通用照明、景觀應(yīng)用、顯示等傳統(tǒng)替代應(yīng)用市場穩(wěn)步增長。

而對于光電子技術(shù)在光傳感領(lǐng)域的應(yīng)用情況，馮曉輝顯得有些喜憂參半。他說，近年來，在智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)、智能移動終端、智能制造、機器人、智能電網(wǎng)、石油石化、新能源等下游應(yīng)用市場的推動下，我國光傳感器市場快速成長，成為拉動全球光傳感器市場增長的主要力量。而從競爭格局看，美國、德國和日本等國的光傳感器大型企業(yè)技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)雄厚，各企業(yè)均形成了各自的技術(shù)優(yōu)勢。相比之下，我國在手機、筆記本電腦等整機產(chǎn)品帶動下，雖然光傳感產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速壯大，但技術(shù)水平仍與上述強國存在較大差距，尤其是高端光傳感器產(chǎn)品仍主要被國外廠商壟斷。

機遇與挑戰(zhàn)并存

在馮曉輝看來，我國電產(chǎn)業(yè)面臨以下2方面的機遇：

一方面，從需求端看，以5G通信、物聯(lián)網(wǎng)等代表的新一代信息技術(shù)對光電技術(shù)和產(chǎn)品的需求很大。我國具有龐大的市場規(guī)模及潛力，隨著我國5G網(wǎng)絡(luò)、智慧城市、新型智能終端等領(lǐng)域的快速發(fā)展，光電產(chǎn)業(yè)將迎來龐大的市場需求，并將由此帶動技術(shù)的快速創(chuàng)新演進(jìn)。

另一方面，從供給端看，我國在5G、人工智能等信息技術(shù)新興領(lǐng)域的整體發(fā)展勢頭較好，而信息技術(shù)的發(fā)展日益呈現(xiàn)出交叉融合、集成創(chuàng)新的特點，因此其他領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展對光電子技術(shù)的帶動作用將逐步體現(xiàn)。

馮曉輝指出，光電子器件的壁壘存在材料、器件制造工藝、系統(tǒng)集成等各個環(huán)節(jié)，且專利布局也是影響光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)發(fā)展的重要因素。具體來說，我國光電產(chǎn)業(yè)面以下3方面臨挑戰(zhàn)：

第一，我國電子信息產(chǎn)業(yè)的強項在于整機與系統(tǒng)集成，以及應(yīng)用等中下游環(huán)節(jié)，而在上游的材料、關(guān)鍵元器件領(lǐng)域基礎(chǔ)薄弱，光電領(lǐng)域也是如此。而光電產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展離不開扎實、強大的上游基礎(chǔ)，因此基礎(chǔ)的薄弱將影響光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度與發(fā)展質(zhì)量。

第二，我國光電產(chǎn)業(yè)上游基礎(chǔ)的薄弱導(dǎo)致了產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系不完善，國內(nèi)上下游之間協(xié)同不足。在全球化分工的背景下，下游整機廠商更愿意與國外領(lǐng)先的光電廠商開展合作，這不利于光電器件廠商長遠(yuǎn)發(fā)展。

第三，國外在光電材料、芯片、器件及模塊等領(lǐng)域的專利布局十分完善，我國在技術(shù)路線選擇和產(chǎn)業(yè)布局方向上面臨著層層圍堵，產(chǎn)業(yè)安全也存在隱患。

多措并舉破解難題

在大量調(diào)研和深入思考的基礎(chǔ)上，馮曉輝對我國光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了自己的建議。

第一，加快關(guān)鍵技術(shù)突破。聚焦通信、消費電子等主要應(yīng)用領(lǐng)域需求，加快在材料、芯片、器件等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)突破和前沿布局；完善產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新機制，引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)及科研院所加強專利族群建設(shè)和專利布局合作。

第二，加強產(chǎn)業(yè)建設(shè)布局。在光芯片、光器件、光模塊等領(lǐng)域，積極發(fā)揮政府的引導(dǎo)和服務(wù)職能，持續(xù)完善產(chǎn)業(yè)布局，強化產(chǎn)業(yè)能力建設(shè)，擴大高端產(chǎn)品產(chǎn)能，防止低端重復(fù)建設(shè)，提高產(chǎn)業(yè)整體競爭力。

第三，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)協(xié)同能力。鼓勵產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)通過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、參股合資、長期戰(zhàn)略合作等多種形式，加強產(chǎn)業(yè)交流合作，構(gòu)建開放融合、軟硬協(xié)同的產(chǎn)業(yè)生態(tài)；支持整機企業(yè)發(fā)揮優(yōu)勢，采用市場化、差異化手段帶動上游材料、器件企業(yè)發(fā)展。

第四，深挖內(nèi)需市場。圍繞“量大面廣”的成熟領(lǐng)域以及蓬勃發(fā)展的新興領(lǐng)域，強化政府引導(dǎo)，推動試點示范和應(yīng)用推廣，加速完善新興領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

第五，提升對外合作水平。支持企業(yè)與國外領(lǐng)先廠商開展技術(shù)和產(chǎn)業(yè)合作；鼓勵企業(yè)響應(yīng)“一帶一路”合作倡議，把握亞太、中東、北非等地區(qū)新興國家發(fā)展機遇，著力開拓新興市場。