“光子技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命是我國(guó)在光電半導(dǎo)體領(lǐng)域60年一遇的‘換道超車’重要機(jī)遇。”中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人、陜西光電子先導(dǎo)院執(zhí)行院長(zhǎng)米磊說，“對(duì)我國(guó)而言，既要在電子芯片領(lǐng)域盡快補(bǔ)短板，也要盡早在光子芯片等新賽道布局發(fā)力。雙管齊下，抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機(jī)遇，未來才有望實(shí)現(xiàn)‘非對(duì)稱趕超’。”
中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊發(fā)布《光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》。
“人類社會(huì)經(jīng)歷的三次科技革命是由‘機(jī)-電-光-算’為代表的底層技術(shù)推動(dòng)的。當(dāng)前，隨著摩爾定律的式微，曾經(jīng)的革命性技術(shù)已難以滿足新一輪科技革命中人工智能、云計(jì)算、能源等新興產(chǎn)業(yè)的需要。”中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人、陜西光電子先導(dǎo)院執(zhí)行院長(zhǎng)米磊認(rèn)為，光學(xué)技術(shù)會(huì)是未來一項(xiàng)非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)技術(shù)，其成本會(huì)占到未來所有科技產(chǎn)品成本的70％。
11月3日，米磊在西安舉辦的2023全球硬科技創(chuàng)新大會(huì)平行論壇光子產(chǎn)業(yè)暨硬科技成果轉(zhuǎn)化論壇上發(fā)布國(guó)內(nèi)首份光子產(chǎn)業(yè)白皮書《光子時(shí)代：光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》（以下簡(jiǎn)稱《白皮書》）。
《白皮書》由中國(guó)科學(xué)院西安分院、陜西省科學(xué)院和西安高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)指導(dǎo)和支持，陜西光子創(chuàng)新中心、西科控股、中科創(chuàng)星、硬科技智庫(kù)（西安市中科硬科技創(chuàng)新研究院）和光電子先導(dǎo)院聯(lián)合編寫。
中美企業(yè)合計(jì)占據(jù)一半以上市場(chǎng)份額
《白皮書》指出，當(dāng)下微電子芯片的物理性能已經(jīng)逼近極限，且串?dāng)_、發(fā)熱和高功耗痼疾難改。同時(shí)，在現(xiàn)有馮諾依曼計(jì)算系統(tǒng)采用存儲(chǔ)和運(yùn)算分離的架構(gòu)下，存在“存儲(chǔ)墻”“功耗墻”“I/0墻”等瓶頸，嚴(yán)重制約系統(tǒng)算力和能效的提升。光子芯片具有的物理性能優(yōu)勢(shì)，可為信息獲娶傳輸、計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示等技術(shù)需求大幅降低信息連接所需的成本、復(fù)雜性和功率損耗。事實(shí)上，以光子芯片為核心的光模塊器件，已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮巨大功能。
《白皮書》顯示，隨著人工智能、航空航天、智能制造、新能源、生命科學(xué)的蓬勃發(fā)展，光子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐漸進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。截至2020年，全球有四分之一的國(guó)家參與光子產(chǎn)業(yè)鏈分工，共有4842家企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)和銷售光子核心器件和產(chǎn)品，其中，中國(guó)（1804家）和美國(guó)（946家）企業(yè)合計(jì)占據(jù)了一半以上的市場(chǎng)份額。2021年全球光子產(chǎn)品全年收入已經(jīng)超過2.1萬億美元，而每年的光子產(chǎn)品和相關(guān)服務(wù)的估值則達(dá)7萬-10萬億美元，約占世界經(jīng)濟(jì)總量的11%。
誰將成為中國(guó)的“光子之城”？
《白皮書》經(jīng)過篩選，選取了武漢、西安、蘇州、無錫四座在光子產(chǎn)業(yè)方面進(jìn)行體系化布局的新興城市進(jìn)行分析。
西安為國(guó)家布局的四個(gè)“雙中心”城市之一和西北地區(qū)唯一的國(guó)家中心城市，目前其光子產(chǎn)業(yè)集群已初具規(guī)模，初步形成了光子制造、光子信息、光子傳感等產(chǎn)業(yè)集群，在特定關(guān)鍵核心技術(shù)等方面擁有較強(qiáng)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，200余家光子技術(shù)企業(yè)集聚西安，培育孵化了炬光科技、萊特光電、中科微精、奇芯光電等一批國(guó)內(nèi)光子領(lǐng)先企業(yè)�！栋灼奉A(yù)計(jì)，到2023年，西安將實(shí)現(xiàn)千億級(jí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模目標(biāo)。
武漢是全國(guó)較早進(jìn)行光電子產(chǎn)業(yè)基地規(guī)劃和布局的城市，是我國(guó)光子產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)跑先鋒和產(chǎn)業(yè)高地。《白皮書》顯示，武漢以“中國(guó)光谷”建設(shè)為引領(lǐng)，加快光子產(chǎn)業(yè)布局，光子產(chǎn)業(yè)主體總量突破19.1萬戶，建成了全球最大的光纖光纜產(chǎn)業(yè)基地，銷量全球第一，光器件研發(fā)生產(chǎn)全國(guó)第一，通信系統(tǒng)設(shè)備研發(fā)位居全球第一方陣，未來將打造以光電子信息技術(shù)為基儲(chǔ)未來產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)深度融合的“世界光谷”。
蘇州被稱為“中國(guó)光電纜之都”，形成了國(guó)內(nèi)最為完整的光通信產(chǎn)業(yè)鏈和最具影響力的產(chǎn)業(yè)集群，在全國(guó)乃至國(guó)際上樹起了蘇州光通信的整體區(qū)域品牌�！栋灼凤@示，蘇州將光子產(chǎn)業(yè)定為全市“1號(hào)產(chǎn)業(yè)工程”，出臺(tái)“高光20條”，加速搶占光子產(chǎn)業(yè)“制高點(diǎn)”，擁有一批光子領(lǐng)域高企（高成長(zhǎng)企業(yè)）、瞪羚（指創(chuàng)業(yè)后跨過死亡谷，以科技創(chuàng)新或商業(yè)模式創(chuàng)新為支撐進(jìn)入高成長(zhǎng)期的中小企業(yè)）、獨(dú)角獸培育企業(yè)，其中，光子領(lǐng)域國(guó)家級(jí)高企數(shù)量達(dá)142家，形成了完善的企業(yè)梯次發(fā)展方陣。
無錫是我國(guó)較早布局半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的地區(qū)之一，被稱為中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)人才的“黃埔軍校”�！栋灼凤@示，2022年，無錫半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模居全國(guó)第二，其中封裝測(cè)試和配套支撐位居全國(guó)第一，在光子芯片逐漸成為未來產(chǎn)業(yè)不可或缺的重要產(chǎn)品后，無錫緊抓新機(jī)遇，加快布局光子產(chǎn)業(yè)，出臺(tái)“新光18條”，圍繞硅光產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，打造光子芯片中試線，并在產(chǎn)業(yè)鏈上中下游積累了一批重大平臺(tái)和龍頭企業(yè)，同時(shí)積極向光傳感、光計(jì)算、光通信等其他應(yīng)用領(lǐng)域延伸。
如何在全球競(jìng)爭(zhēng)中抓住機(jī)會(huì)？
目前，世界各主要國(guó)家均在光子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中競(jìng)相追逐。美國(guó)提出誰在光子產(chǎn)業(yè)方面取得主動(dòng)權(quán)，誰就在21世紀(jì)的尖端科技較量中奪魁，加大投資AIM Photonics（美國(guó)集成光子制造研究所）；歐盟將光子技術(shù)納入“地平線2020”、“（ECSEL JU）年度戰(zhàn)略計(jì)劃”等國(guó)家戰(zhàn)略；日韓則加大對(duì)光子技術(shù)的研發(fā)和支持，以保持其行業(yè)領(lǐng)先的地位。
《白皮書》指出，我國(guó)光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平與世界處于并跑階段，在光子基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)發(fā)展方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，中國(guó)擁有世界規(guī)模最大的從業(yè)人數(shù)，光子產(chǎn)業(yè)在20122020年的復(fù)合增長(zhǎng)率已經(jīng)接近23%，光子產(chǎn)品全球份額也從2005年的10%提升到2019年的30%。另外，作為第四次科技革命的“基礎(chǔ)設(shè)施”，信息光子、能量光子、生物光子、空間光子和光子智能五大領(lǐng)域正孕育著一批具備引爆重大產(chǎn)業(yè)變革前景的光子技術(shù)。
米磊認(rèn)為，光子技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命是我國(guó)在光電半導(dǎo)體領(lǐng)域60年一遇的“換道超車”重要機(jī)遇。但要真正要抓住這樣的機(jī)會(huì)，目前我國(guó)光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和各環(huán)節(jié)還存在一定問題，《白皮書》提出了相應(yīng)的對(duì)策與建議制定光子技術(shù)與光產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃與戰(zhàn)略；構(gòu)建光子產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，提升產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平；建設(shè)國(guó)家級(jí)關(guān)鍵共性技術(shù)平臺(tái)，突破共性技術(shù)；建設(shè)世界一流光子學(xué)研發(fā)機(jī)構(gòu)，攻關(guān)前沿技術(shù)；完善光子產(chǎn)業(yè)配套功能，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。
“對(duì)我國(guó)而言，既要在電子芯片領(lǐng)域盡快補(bǔ)短板，也要盡早在光子芯片等新賽道布局發(fā)力。雙管齊下，抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的機(jī)遇，未來才有望實(shí)現(xiàn)‘非對(duì)稱趕超’。”米磊說，“非對(duì)稱趕超”指在國(guó)際科技創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境和態(tài)勢(shì)下，采用不被競(jìng)爭(zhēng)者所知的差異化策略和非對(duì)稱技術(shù)路徑、戰(zhàn)術(shù)、方式方法，實(shí)現(xiàn)超越競(jìng)爭(zhēng)者的目標(biāo)。
