我國邁進光子時代“換道超車”的戰(zhàn)略機遇期

11月3日下午，2023全球硬科技創(chuàng)新大會平行論壇——光子產(chǎn)業(yè)暨硬科技成果轉(zhuǎn)化論壇在西安舉行。中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人、陜西光電子先導(dǎo)院執(zhí)行院長米磊博士發(fā)布國內(nèi)首份光子產(chǎn)業(yè)白皮書——《光子時代：光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》。

《白皮書》由中國科學(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、硬科技智庫和光電子先導(dǎo)院聯(lián)合編寫。

21世紀，是光的時代

人類社會經(jīng)歷的三次科技革命是由“機-電-光-算”為代表的底層技術(shù)推動的。當前，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、云計算、能源等新興產(chǎn)業(yè)的需要。2016年，中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊博士提出“米70定律”。他認為，光學(xué)技術(shù)會是未來一項非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)技術(shù)，其成本會占到未來所有科技產(chǎn)品成本的70％。如今，以光子產(chǎn)業(yè)為代表的科技創(chuàng)新的技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已重塑全球創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)格局，人類即將迎來以集成光路為基礎(chǔ)設(shè)施的智能化時代。

作為以“光子產(chǎn)業(yè)”為主題的國內(nèi)首份大型研究報告，《光子時代：光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》對光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背景、光子產(chǎn)業(yè)五大重點應(yīng)用領(lǐng)域以及國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀展開分析，并結(jié)合發(fā)展實際提出了我國加快發(fā)展光子產(chǎn)業(yè)的意見和建議。

光子產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域和市場空間

《白皮書》指出，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)。

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)展也逐漸進入快速增長期。截至2020年，全球有四分之一的國家參與光子產(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（1804家）和美國（946家）合計企業(yè)占據(jù)了一半以上的市場份額。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)的估值則高達7—10萬億美元左右，約占全球世界經(jīng)濟總量的11%左右，隨著“消費電子”過渡到“消費光子”，光子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球發(fā)展最快的未來產(chǎn)業(yè)之一。

誰將成為中國的光子之城

《白皮書》經(jīng)過慎重篩選，選取了武漢、西安、蘇州、無錫四座在光子產(chǎn)業(yè)方面進行體系化布局的新興城市進行分析。

作為國家布局的四個“雙中心”城市之一和西北地區(qū)唯一的國家中心城市，西安在光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展上與北京、上海、廣州、武漢等城市基本處于同一起跑線，且在特定關(guān)鍵核心技術(shù)等方面擁有較強的領(lǐng)先優(yōu)勢。尤其是在“西光模式”的推動下，西安光子產(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。與此同時，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、奇芯光電等一批國內(nèi)光子領(lǐng)先企業(yè)。《白皮書》預(yù)計，到2023年，西安將實現(xiàn)千億級產(chǎn)業(yè)規(guī)模目標。

武漢是全國較早進行光電子產(chǎn)業(yè)基地規(guī)劃和布局的城市，是我國光子產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)跑先鋒和產(chǎn)業(yè)高地。根據(jù)《白皮書》顯示，武漢以“中國光谷”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)為基礎(chǔ)、未來產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟社會深度融合的“世界光谷”。

蘇州被稱為“中國光電纜之都”，形成了國內(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，在全國乃至國際上樹起了蘇州光通信的整體區(qū)域品牌。據(jù)《白皮書》顯示，蘇州將光子產(chǎn)業(yè)定為全市“1號產(chǎn)業(yè)工程”，出臺“高光20條”，加速搶占光子產(chǎn)業(yè)“制高點”，擁有一批光子領(lǐng)域高企、瞪羚、獨角獸培育企業(yè)，其中，光子領(lǐng)域國家級高企數(shù)量達142家，形成了完善的企業(yè)梯次發(fā)展方陣。

無錫是我國較早布局半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的地區(qū)之一，被稱為中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才的“黃埔軍校”。據(jù)《白皮書》顯示，2022年，無錫半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模居全國第二，其中封裝測試和配套支撐全國第一，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，無錫緊抓新機遇，加快布局光子產(chǎn)業(yè)，出臺“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和龍頭企業(yè)，同時積極向光傳感、光計算、光通信等其他應(yīng)用領(lǐng)域延伸。

換道超車，任重道遠

世界各主要國家均在光子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中競相追逐。美國提出誰在光子產(chǎn)業(yè)方面取得主動權(quán)，誰就在21世紀的尖端科技較量中奪魁，加大投資AIM Photonics；歐盟將光子技術(shù)納入“地平線2020”“（ECSEL JU）年度戰(zhàn)略計劃”等國家戰(zhàn)略；日韓則加大對光子技術(shù)的研發(fā)和支持，以保持其行業(yè)領(lǐng)先的地位。

我國光子產(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，中國擁有世界規(guī)模最大的從業(yè)人數(shù)，光子產(chǎn)業(yè)在2012—2020年的復(fù)合增長率已經(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%。

盡管光子產(chǎn)業(yè)對于我國建設(shè)科技強國的未來價值已初顯端倪，但我國面臨的挑戰(zhàn)也不可忽視。針對我國光子產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展各環(huán)節(jié)存在的問題，《白皮書》提出了相應(yīng)的對策與建議——制定光子技術(shù)與光產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(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)國家級關(guān)鍵共性技術(shù)平臺，突破共性技術(shù)；建設(shè)世界一流光子學(xué)研發(fā)機構(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)核心競爭力。

光子技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命是我國在光電半導(dǎo)體領(lǐng)域60年一遇的“換道超車”重要機遇，米磊博士說：“對我國而言，既要在電子芯片領(lǐng)域盡快補短板，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)變革的機遇，未來才有望實現(xiàn)‘非對稱趕超’?！?/p>