解读丨我国光电子器材工业技能展开道路图——光通讯器材篇
日前,工信部电子信息司辅导我国电子元件职业协会并安排来自国内光电子器材要点企业、研讨安排、大专院校、职业专家等,一起编制了《我国光电子器材工业技能展开道路)》,该道路图剖析了光电子器材工业展开现状,研判职业展开要点和难点,拟定光电子器材职业未来五年展开方针。《我国电子报》将连续刊登对该道路图的解读,不论关于初进入者仍是紧追前沿的研讨者,都是稀少难得的有用资料。
根据咨询安排Ovum数据,2015—2021年,全球光通讯器材商场规划全体呈增加趋势。估计2020年收入规划将到达166亿美元。其间,电信商场和数据通讯商场对光通讯器材的需求坚持安稳的增加,而接入网商场需求趋稳。与设备、光纤光缆商场比较,光通讯器材范畴还处在充沛竞赛年代,因为许多光通讯器材企业都是在某一细分范畴精耕细作,造成了厂商很多、会集度低的商场格式,商场份额也相对涣散。
从产品技能看,全球首要光器材厂家均活跃布局有源光芯片、器材与光模块产品,并到达100Gb/s速率及以上的水平。国内企业在无源器材、低速光收发模块等中低端细分商场占有率较高,但在高端有源器材、光模块方面的进步空间还很大。此外,数据中心商场拓宽成为很多光器材厂商的一起挑选。
从盈余才能看,光通讯器材职业本身在整个工业链中的盈余才能是最低的,再加上国内企业会集在中低端产品,盈余水平更是不达观。这使得国内大部分厂家无法投入更多资金用于高端产品的技能研制,难以完结健康可继续展开。
我国光通讯器材商场规划在近几年与全球坚持相同的增加趋势,我国光通讯器材商场约占全球25%~30%左右的商场份额。可是,虽然我国具有全球最大的光通讯商场、优质的系统设备商,可是我国光通讯器材职业在全球所占份额与现有资源并不相匹配。
我国光通讯器材厂商以民营中小企业为主,大多没有其他事务支撑,规划遍及较小,企业集体不行健壮,在自主技能研制和投入实力方面相对较弱,首要会集在中低端产品的研制、制作上,中心根底光通讯器材研制出产才能单薄。
根据咨询安排以及职业供应状况给出的光收发模块、光芯片、电芯片国产化率测算数据,10Gb/s速率的光芯片国产化率挨近50%,25Gb/s及以上速率的国产化率远远低于10Gb/s速率的产品,国内供货商除了能够供应少量的25Gb/sPIN器材和APD器材外,25Gb/sDFB激光器芯片则刚刚完结研制。25Gb/s速率模块使用电芯片根本依托进口。
从产品技能剖析,当时全球光通讯职业的高端器材产品简直悉数由美日厂商主导,且呈现求过于供的局势,而国内根本归于空白,或处于研制阶段。
从中心芯片才能剖析,国内企业现在只掌握了10Gb/s速率及以下的激光器、探测器、调制器芯片,以及PLC/AWG芯片的制作工艺以及配套IC的规划、封测才能,全体水平与世界标杆企业还有较大距离,尤其是高端芯片才能比美日发达国家落后1~2代以上。而且,我国光电子芯片流片加工严峻依托美国、新加坡、加拿大、德国、荷兰等国家和我国台湾地区,使得要害技能很多丢失。因为缺少完好、安稳的光电子芯片、器材加工工艺渠道以及工艺人才队伍,国内还难以构成齐备的规范化光通讯器材研制系统,导致芯片研制周期长、功率低。
国内光通讯器材供货商以中低端产品为主,同质化竞赛严峻,工业环境有待改进。经过近些年展开,国内厂家在封装技能上获得长足进步,可是国内光器材厂家多会集在技能老练、进入门槛不高的中低端产品,以拼装代工为主,产品附加值不高,同质化严峻。即便现在国内厂家能够在中低端产品商场占有主导位置,产能满意国内商场需求并到达出口,可是贱价薄利使大部分厂家愈加注重企业的短期盈余,无法投入更多资金用于研制周期长、报答慢的高端产品技能研制。
高端芯片器材自给才能有限,已成为我国系统设备厂商的瓶颈,国内中心技能才能亟待打破。现在高端光通讯芯片根本被国外厂商独占,国外大厂占有了国内高端光芯片、电芯片范畴商场的90%以上份额。以近年来网络中大规划进行布置的高端100G光通讯系统为例,其间的可调窄线宽激光器、相干光发射/接纳芯片、电跨阻扩展芯片、高速模数/数模转化芯片、DSP芯片均依托进口。光通讯器材的中心是芯片,但芯片一直是整个我国制作的短板。现在,国内只要少量供货商进入10Gb/s及以下速率的产品,25Gb/s产品还处在送样阶段。在高速模数/数模转化芯片、相关通讯DSP芯片以及5G移动通讯前传光模块需求的50Gb/s PAM-4芯片上,还没有国内厂家能够供应处理方案。
工业链加速整合,国内厂商笔直整合才能较弱。光通讯归于全球化竞赛反常剧烈的工业,光纤光缆和系统设备两个范畴已进入寡头竞赛阶段,光通讯器材范畴则还处在彻底竞赛年代,商场份额涣散。巨大的本钱压力以及充溢应战的商场环境使光通讯器材职业的厂商加速重组整合,国外厂商经过收买与吞并等方法不断进行工业链拓宽,成功地完结技能与事务转型,使其产品掩盖光器材、光模块范畴的简直一切环节,掌握工业链条的每一个环节,牢牢占有工业链的高端。虽然近年来国內大型光模块企业也有不少并购动作,但更多的中小规划厂商依然短缺本钱运营才能与人才引入力度,导致立异才能缺乏,在产品系列的齐备和高端产品的开发才能等方面尤为短缺。
规范、专利等软实力建造认识、才能缺乏,亟待进步原创才能与世界话语权。在光通讯器材与模块的世界规范拟定中,一直以来很少见到我国企业的身影。近两年国内企业也逐步认识到参加世界规范拟定的重要性,逐步能够在最新规范中见到国内企业的参加,这是一个很好的初步。但从参加者到拟定者,还有很长的路要走。
光通讯器材工业依托的配套职业根底单薄,需求国家支撑。光通讯器材工业展开严峻依托于先进测验外表、制作配备等根底性职业才能。国内外表配备厂商根本从事低端设备的开发,精度高、自动化程度高的设备大都严峻依托进口,光通讯器材企业固定资产出资负担重。而且工业安全也存在问题。
改进企业生计环境,营建良性工业生态。现在,光通讯器材工业在整个通讯工业链中处于相对弱势位置,工业生态环境欠佳,影响企业本身造血才能,不利于前沿技能研讨,不利于工业可继续展开。需求继续加强信息根底设施建造投入,并统筹工业布局,优化产品结构。
攻关高端芯片/器材,保证供应链安全。现在,高端光芯片、模块、器材严峻依托进口,展开遭到约束。国内的产学研没有构成面对工业需求的立异合力,高校和研讨所违背工业的实际需求。应健全以企业为主体、商场为导向、政产学研用相结合的工业技能立异系统,着力打破要点范畴共性要害技能,加速科技效果转化为实际出产力。
加强世界商场,推进工业向世界化展开。现在,光通讯器材工业对国内商场的依托较大,世界化空间有待拓宽,而且面对交易、安全、专利等多重应战。需凭借国家 “一带一路”建议,活跃培养亚洲、非洲的光通讯商场,促使其加强网络建造投入,而且经过国外建厂完结世界化出产,经过国外建造研讨中心完结世界化研制。
注重展开趋势,着眼久远展开,超前规划布局。遵从科技立异与商场展开规律,着眼久远展开,超前规划布局。注重根底研讨,经过原创性、根底性、先导性技能的打破,加大出资保证力度。
进行工业结构调整布局,加强对立异技能与产品的优化与引导,并恰当引入世界化运营经历,增强职业的归纳实力。
产品由低端走向高端——以商场为导向,优化产品结构。我国光通讯器材企业在接入网范畴无论是工业规划仍是技能均处于世界领先位置,可是接入网产品归于中低端产品。在传输和数据通讯范畴,我国企业的产品技能水平仍处于较落后状况。根据未来商场展开趋势,我国光通讯器材企业应要点加强100Gb/s光收发模块、ROADM产品、高端光纤连接器、10Gb/s与25Gb/s激光器、配套集成电路芯片的研制投入与商场打破,并争夺赶快扩展工业规划、提前脱节对国外供货商的依托。而且在下一代400Gb/s光收发模块产品、硅光集成范畴加大投入、加速研制进展,争夺跟世界一流厂商处于并跑状况。
技能由拼装走向中心芯片——补齐上游短板,夯实工业根底。光收发模块的中心技能在于光电子芯片。我国大多数光通讯器材和模块企业依托我国较为低价的人工本钱和进入门槛较低的封装技能在商场上生计。跟着我国人工费用的上升和国外智能制作技能的展开,若使国内光器材企业具有久远展开才能,有必要树立自己的光电子芯片研制和制作才能,包含激光器芯片、光探测器芯片、集成电路芯片、光子集成芯片。光电子芯片工业是整个信息工业的中心部件与柱石,芯片职业进入壁垒高、投入大、研制周期长,难度大,尤其是芯片的资料成长、芯片规划、芯片工艺经历堆集,迫切需求国家整合国内的产学研融资源,处理职业共性技能、要害技能瓶颈,保证在2022年中低端光电子芯片的国产化率超越60%,高端光电子芯片的国产化率打破20%。
商场从国内走向世界——发挥工业链下流优势,拓宽新式商场。充沛使用低本钱和集成才能,发挥我国在工业链下流系统设备、运营商环节已有的优势,活跃向新式商场拓宽,继续扩展工业规划。活跃培养亚洲、非洲的光通讯商场,在“一带一路”建议中更注重信息根底设施建造,促使其加强网络建造投入,带动光通讯器材商场需求。与政府构成合力,打破西方在交易、安全、知识产权等多方面所设置的针对我国的竞赛壁垒,促进国产系统设备进入发达国家商场。
培养龙头目军企业和新式中小企业——强大单薄环节工业集体。培养龙头目军企业,在中心技能开发、规范拟定等多方面带动工业做大做强。培养具有原创中心技能和自主知识产权的新式中小企业。在方针、资金等资源上予以歪斜,着重比较优势和差异化竞赛。强化全球资源整合才能,支撑企业在供应链、战略方向与资源布局上协作,有用使用全球各地区的资源。争夺2020年有2到3家企业进入全球光通讯器材前十强,而且在中心技能才能上挨近、部分范畴超越职业标杆企业。2022年国内企业占有全球光通讯器材商场份额的30%以上,有1家企业进入全球前3名。
推进上下流工业链互联互通——规范工业环境,构建工业生态。传统关闭的工业生态系统约束了立异,交融革新局势下,竞赛日益需求归纳性资源与才能,构建敞开的工业生态系统。我国光通讯器材工业更应加强上下流联动,一方面,推进国内系统设备厂家优先选用国产光器材,充沛发挥国内商场、优质设备商的带动效果;另一方面,工业链上下流能够一起展开技能研制,树立测验渠道,一起培养使用生态,参加世界规范拟定,然后一起进步主导才能。
树立工业技能协作与立异渠道,构建长效的立异展开机制。加速信息光电子国家制作业立异中心建造,发挥职业骨干企业主导效果,有用整合国内外各类立异资源,树立联合开发、优势互补、效果同享、危险共担的协同立异机制;展开工业前沿技能研讨与共性要害技能研制,打破工业链要害技能与共性技能供应瓶颈;促进科技效果商业化使用,打造多层次人才队伍;支撑新一代信息技能工业展开,带动相关工业转型晋级。
加强中心有源激光器、硅基光电子芯片及上游要害资料等规划、制作工艺渠道建造与工艺人才培养。我国的半导体激光器工业化水平是光通讯工业链中最单薄的环节,高端激光器芯片(首要指25Gb/s以上)简直悉数依托进口。25Gb/s激光器芯片、硅基100Gb/s和200Gb/s相关光收发芯片、WSS芯片以及配套的半导体集成电路研制所需求的,可工程化的Ⅲ-Ⅴ族资料工艺、硅基光电子工艺渠道才能,是约束国内企业与研讨安排在中心芯片上快速立异的瓶颈,也是约束国产芯片大规划使用的首要瓶颈。需求经过树立共性技能研制渠道、加大人才的储藏、引入海外高端人才等方法加速补齐短板。
打破高密高速等集成封装与测验工艺,完结高端产品工业化。环绕宽带我国、我国制作2025以及5G移动通讯项目,要点攻关高密、高速、可调等高端光电子器材产品的封装工艺技能,处理异质资料光波导间的阵列耦合规划与工艺技能、异质资料间的高速电信号匹配与高速封装工艺技能、Ⅲ-V族器材与硅基器材的高性能集成、光波导间低损耗、低回损耦合技能等封装技能问题。以优势企业为主体,赶快推出光传输网络用的100Gb/s和200Gb/s相干光收发模块和ROADM产品,数据中心用200Gb/s和400Gb/s光收发模块,以及5G移动通讯用的工温25Gb/s光收发模块等,并构成规划化量产,支撑国家严重工程的施行。
完善技能规范、知识产权系统建造。树立完善的光通讯系统及光通讯器材规范系统,鼓舞科研院所、企业活跃参加提交世界和国内技能规范规范草案,深化参加世界规范化作业、加强职业协会的集体规范建造,推进自主知识产权效果转化为世界规范。加强光通讯器材专利申报,保证专利申报数量与美日距离缩小,进步专利质量,树立国内专利池,在世界竞赛中构成合力。
1.国家加大对光电子芯片共性要害技能的研制资金支撑,敏捷进步中心器材国产化率,培养具有世界竞赛力大企业
拟定并出台详细的支撑方针,并加大中心财政投入力度;树立国家信息光电子工业立异中心与展开基金,扶持我国光通讯器材范畴的若干演示企业,推进具有中心技能的草创企业工业化,促进企业赶快完结转型晋级。
推进企业整合,优化企业结构,进步企业会集度,构成3到5家契合国家战略的、严重技能工艺展开方向的职业龙头企业,以习惯长时间展开新局势和世界商场竞赛的需求。推进政、银、企大力协同,调集、引导、发掘相关资源,广泛树立银企金融协作的项目开发渠道。
整合工业中涣散化的研制力气,完善立异系统与工业生态环境。要点树立光电子芯片公益性加工渠道,为高端光电子芯片研制和出产供应技能支撑和服务。树立光通讯器材规划和制备技能规范化系统,增强工业集体世界话语权。
鼓舞企业扩展世界协作,整合并购世界资源,树立海外研制中心,活跃拓宽世界商场。优化环境,大力招引国外资金、技能和人才,接受世界高端工业搬运,招引外资企业在国内建造研制中心、出产中心和运营中心。鼓舞在华研讨安排加大研讨投入力度和引入高端研制项目,推进外资研制安排和本地安排的协作。充沛使用欧美国家在光子集成芯片等高端光通讯器材方面的技能优势,完结我国光通讯器材跨过展开。
充沛发挥企业在商场需求引领、提炼技能问题、工业化推行、安排功率等方面的优势;充沛发挥高校和研讨地点前期科研堆集、人才集合、前沿探究等方面的优势,全体团队做到优势互补。力求探究出一条产学研协同立异的模范之路,不只发生高水平的学术效果,一起也让效果落地、构成出产力,改动曩昔科研效果转化不力的局势。
完善科技立异激励机制,进步专业技能人才自主立异和参加科研效果工业化的活跃性和主动性。树立和完善产学研协作的人才培养形式。进步企业教育和训练经费提取份额,完善继续教育和在制训练机制,优化教育学科装备,完善工业后备人才队伍建造。