光電產業的發展離不強大的上游材料

孫曉霞

當下，在5G通信、人工智能、大數據、云計算、物聯網等新一代信息技術蓬勃發展的同時，光電子技術作為這些信息技術創新發展的關鍵支撐技術，也格外受到關注。近年來，光電子產品市場規模不斷擴大，應用日益廣泛，成為各國各地區競相發展的熱點。根據市場研究公司MarketsandMarkets預計，2021年全球光電子市場預計將達到7242.2億美元，年均復合增長率將達到8.4%。

近日，本刊記者針對我國光電子產業的發展情況，特意采訪了中國電子信息產業發展研究院電子信息研究所研究室主任馮曉輝。畢業于北京大學凝聚態物理專業的馮曉輝，研究方向為半導體光電子，目前主要從事5G、汽車電子、人工智能等ICT領域的產業發展、政策規劃研究工作。

產業進入快速發展時期

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

他說，對于5G通信、人工智能、大數據等產業，主要涉及了光電子技術中的光通信技術。移動通信網絡主要依賴光纖網來承載，尤其是移動通信基站的互聯及回傳等。人工智能、大數據等對云計算、數據中心等十分依賴，而數據中心的建設與移動通信網絡類似，也對光纖光纜、高速光模塊等有著很大需求。以5G為例，其在各項關鍵能力指標上相對于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以上的高速光收發模塊，其系統容量的提升也需要用到單纖雙向模塊、波長可調光收發模塊等新型光通信器件。此外，廣域的5G網絡建設也將對光纖光纜有非常大的需求。

馮曉輝詳細介紹說，光通信技術具備超高速、大容量、長距離、抗干擾等優點，在主干網、接入網等方向均得到廣泛應用，成為高質量信息傳輸的主要手段和有線通信的主要方式。光通信產業鏈通常包含光通信設備和光纖光纜2個平行的子產業鏈。光通信設備產業鏈包含上游的光通信芯片、光器件與光模塊環節，中游的光通信設備環節和下游的電信運營環節；光纖光纜產業鏈包含上游的光纖預制棒環節，中游的光纖光纜制造和下游的電信運營環節。光器件與光模塊環節行業集中度較低、市場需求旺盛。光通信設備環節的行業集中度較高，主要由華為、烽火等少數幾家實力雄厚的企業主導。

馮曉輝表示，近年來，我國高度重視信息基礎設施建設，光通信市場取得長足發展。當前，在5G網絡大規模建設逐步開啟、電信運營商骨干網和城域網持續升級，以及互聯網企業數據中心高速建設等多重因素的驅動下，我國光通信產業正在經歷快速發展時期。

同時，馮曉輝指出，我國在光通信設備、光纖光纜等產業中的優勢主要集中于系統設備、光纜等中游環節，而在光芯片、光模塊與光器件、光纖預制棒等上游環節依然存在較大問題。例如，在光模塊方面，我國廠商目前主要分布在技術成熟、門檻不高的中低端光模塊領域，且多以組裝代工為主，產品附加值不高，同質化嚴重。在光芯片方面，我國也面臨著類似的問題，即國內廠商只能供應低端的光芯片，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。在光纖預制棒方面，我國在光纖預制棒的制備材料及光纖涂覆材料方面存在不足，對進口依賴較大。

就光顯示而言，馮曉輝認為，受智能移動終端快速發展、液晶電視大尺寸化帶動，以及智能可穿戴設備、車載顯示、公共顯示、虛擬現實（VR）等新興市場需求的快速擴大，大屏商用顯示面板呈現爆發式增長態勢。但是，需要正視的是，以光學膜為代表的配套產業對外依存度依然高，我國本土的偏光片企業在產能及技術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產品生產、消費和出口國。近年來，通用照明、景觀應用、顯示等傳統替代應用市場穩步增長。

而對于光電子技術在光傳感領域的應用情況，馮曉輝顯得有些喜憂參半。他說，近年來，在智慧城市、物聯網、智能移動終端、智能制造、機器人、智能電網、石油石化、新能源等下游應用市場的推動下，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技術研發基礎雄厚，各企業均形成了各自的技術優勢。相比之下，我國在手機、筆記本電腦等整機產品帶動下，雖然光傳感產業規模迅速壯大，但技術水平仍與上述強國存在較大差距，尤其是高端光傳感器產品仍主要被國外廠商壟斷。

機遇與挑戰并存

在馮曉輝看來，我國電產業面臨以下2方面的機遇：

一方面，從需求端看，以5G通信、物聯網等代表的新一代信息技術對光電技術和產品的需求很大。我國具有龐大的市場規模及潛力，隨著我國5G網絡、智慧城市、新型智能終端等領域的快速發展，光電產業將迎來龐大的市場需求，并將由此帶動技術的快速創新演進。

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

馮曉輝指出，光電子器件的壁壘存在材料、器件制造工藝、系統集成等各個環節，且專利布局也是影響光電產業發展和技術發展的重要因素。具體來說，我國光電產業面以下3方面臨挑戰：

第一，我國電子信息產業的強項在于整機與系統集成，以及應用等中下游環節，而在上游的材料、關鍵元器件領域基礎薄弱，光電領域也是如此。而光電產業未來的發展離不開扎實、強大的上游基礎，因此基礎的薄弱將影響光電產業的發展速度與發展質量。

第二，我國光電產業上游基礎的薄弱導致了產業生態體系不完善，國內上下游之間協同不足。在全球化分工的背景下，下游整機廠商更愿意與國外領先的光電廠商開展合作，這不利于光電器件廠商長遠發展。

第三，國外在光電材料、芯片、器件及模塊等領域的專利布局十分完善，我國在技術路線選擇和產業布局方向上面臨著層層圍堵，產業安全也存在隱患。

多措并舉破解難題

在大量調研和深入思考的基礎上，馮曉輝對我國光電產業的發展提出了自己的建議。

第一，加快關鍵技術突破。聚焦通信、消費電子等主要應用領域需求，加快在材料、芯片、器件等關鍵環節的技術突破和前沿布局；完善產學研協同創新機制，引導相關企業及科研院所加強專利族群建設和專利布局合作。

第二，加強產業建設布局。在光芯片、光器件、光模塊等領域，積極發揮政府的引導和服務職能，持續完善產業布局，強化產業能力建設，擴大高端產品產能，防止低端重復建設，提高產業整體競爭力。

第三，優化產業協同能力。鼓勵產業鏈各環節企業通過產業聯盟、參股合資、長期戰略合作等多種形式，加強產業交流合作，構建開放融合、軟硬協同的產業生態；支持整機企業發揮優勢，采用市場化、差異化手段帶動上游材料、器件企業發展。

第四，深挖內需市場。圍繞“量大面廣”的成熟領域以及蓬勃發展的新興領域，強化政府引導，推動試點示范和應用推廣，加速完善新興領域的標準制定、技術研發和基礎設施建設。

第五，提升對外合作水平。支持企業與國外領先廠商開展技術和產業合作；鼓勵企業響應“一帶一路”合作倡議，把握亞太、中東、北非等地區新興國家發展機遇，著力開拓新興市場。