作者:邵文 来源:澎湃新闻 发布时间:2023/11/5 9:55:44
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国内首份光子产业白皮书发布,“应尽早布局光子芯片新赛道”

 

“光子技术产业革命是我国在光电半导体领域60年一遇的‘换道超车’重要机遇。”中科创星创始合伙人、陕西光电子先导院执行院长米磊说,“对我国而言,既要在电子芯片领域尽快补短板,也要尽早在光子芯片等新赛道布局发力。双管齐下,抓住新一轮科技革命和产业变革的机遇,未来才有望实现‘非对称赶超’。”

中科创星创始合伙人米磊发布《光子产业发展白皮书》。

“人类社会经历的三次科技革命是由‘机-电-光-算’为代表的底层技术推动的。当前,随着摩尔定律的式微,曾经的革命性技术已难以满足新一轮科技革命中人工智能、云计算、能源等新兴产业的需要。”中科创星创始合伙人、陕西光电子先导院执行院长米磊认为,光学技术会是未来一项非常关键的基础技术,其成本会占到未来所有科技产品成本的70%。

11月3日,米磊在西安举办的2023全球硬科技创新大会平行论坛——光子产业暨硬科技成果转化论坛上发布国内首份光子产业白皮书——《光子时代:光子产业发展白皮书》(以下简称《白皮书》)。

《白皮书》由中国科学院西安分院、陕西省科学院和西安高新技术产业开发区管理委员会指导和支持,陕西光子创新中心、西科控股、中科创星、硬科技智库(西安市中科硬科技创新研究院)和光电子先导院联合编写。

中美企业合计占据一半以上市场份额

《白皮书》指出,当下微电子芯片的物理性能已经逼近极限,且串扰、发热和高功耗痼疾难改。同时,在现有冯·诺依曼计算系统采用存储和运算分离的架构下,存在“存储墙”“功耗墙”“I/0墙”等瓶颈,严重制约系统算力和能效的提升。光子芯片具有的物理性能优势,可为信息获取、传输、计算、存储、显示等技术需求大幅降低信息连接所需的成本、复杂性和功率损耗。事实上,以光子芯片为核心的光模块器件,已经在数据中心等应用场景中发挥巨大功能。

《白皮书》显示,随着人工智能、航空航天、智能制造、新能源、生命科学的蓬勃发展,光子产业的发展逐渐进入快速增长期。截至2020年,全球有四分之一的国家参与光子产业链分工,共有4842家企业研发、生产和销售光子核心器件和产品,其中,中国(1804家)和美国(946家)企业合计占据了一半以上的市场份额。2021年全球光子产品全年收入已经超过2.1万亿美元,而每年的光子产品和相关服务的估值则达7万-10万亿美元,约占世界经济总量的11%。

谁将成为中国的“光子之城”?

《白皮书》经过筛选,选取了武汉、西安、苏州、无锡四座在光子产业方面进行体系化布局的新兴城市进行分析。

西安为国家布局的四个“双中心”城市之一和西北地区唯一的国家中心城市,目前其光子产业集群已初具规模,初步形成了光子制造、光子信息、光子传感等产业集群,在特定关键核心技术等方面拥有较强的领先优势。与此同时,200余家光子技术企业集聚西安,培育孵化了炬光科技、莱特光电、中科微精、奇芯光电等一批国内光子领先企业。《白皮书》预计,到2023年,西安将实现千亿级产业规模目标。

武汉是全国较早进行光电子产业基地规划和布局的城市,是我国光子产业的领跑先锋和产业高地。《白皮书》显示,武汉以“中国光谷”建设为引领,加快光子产业布局,光子产业主体总量突破19.1万户,建成了全球最大的光纤光缆产业基地,销量全球第一,光器件研发生产全国第一,通信系统设备研发位居全球第一方阵,未来将打造以光电子信息技术为基础、未来产业与经济社会深度融合的“世界光谷”。

苏州被称为“中国光电缆之都”,形成了国内最为完整的光通信产业链和最具影响力的产业集群,在全国乃至国际上树起了苏州光通信的整体区域品牌。《白皮书》显示,苏州将光子产业定为全市“1号产业工程”,出台“高光20条”,加速抢占光子产业“制高点”,拥有一批光子领域高企(高成长企业)、瞪羚(指创业后跨过死亡谷,以科技创新或商业模式创新为支撑进入高成长期的中小企业)、独角兽培育企业,其中,光子领域国家级高企数量达142家,形成了完善的企业梯次发展方阵。

无锡是我国较早布局半导体产业的地区之一,被称为中国集成电路产业人才的“黄埔军校”。《白皮书》显示,2022年,无锡半导体产业规模居全国第二,其中封装测试和配套支撑位居全国第一,在光子芯片逐渐成为未来产业不可或缺的重要产品后,无锡紧抓新机遇,加快布局光子产业,出台“新光18条”,围绕硅光产业领域,打造光子芯片中试线,并在产业链上中下游积累了一批重大平台和龙头企业,同时积极向光传感、光计算、光通信等其他应用领域延伸。

如何在全球竞争中抓住机会?

目前,世界各主要国家均在光子技术和产业的发展中竞相追逐。美国提出谁在光子产业方面取得主动权,谁就在21世纪的尖端科技较量中夺魁,加大投资AIM Photonics(美国集成光子制造研究所);欧盟将光子技术纳入“地平线2020”、“(ECSEL JU)年度战略计划”等国家战略;日韩则加大对光子技术的研发和支持,以保持其行业领先的地位。

《白皮书》指出,我国光子产业发展水平与世界处于并跑阶段,在光子基础理论研究和技术发展方面具有一定的优势,中国拥有世界规模最大的从业人数,光子产业在2012—2020年的复合增长率已经接近23%,光子产品全球份额也从2005年的10%提升到2019年的30%。另外,作为第四次科技革命的“基础设施”,信息光子、能量光子、生物光子、空间光子和光子智能五大领域正孕育着一批具备引爆重大产业变革前景的光子技术。

米磊认为,光子技术产业革命是我国在光电半导体领域60年一遇的“换道超车”重要机遇。但要真正要抓住这样的机会,目前我国光子产业发展现状和各环节还存在一定问题,《白皮书》提出了相应的对策与建议——制定光子技术与光产业发展中长期规划与战略;构建光子产业生态体系,提升产业链现代化水平;建设国家级关键共性技术平台,突破共性技术;建设世界一流光子学研发机构,攻关前沿技术;完善光子产业配套功能,提升企业核心竞争力。

“对我国而言,既要在电子芯片领域尽快补短板,也要尽早在光子芯片等新赛道布局发力。双管齐下,抓住新一轮科技革命和产业变革的机遇,未来才有望实现‘非对称赶超’。”米磊说,“非对称赶超”指在国际科技创新竞争环境和态势下,采用不被竞争者所知的差异化策略和非对称技术路径、战术、方式方法,实现超越竞争者的目标。

 
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