a肉臀小萝莉 大尺度:浅谈光电子产业

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浅谈光电子产业 发布时间: 2007年06月25日       信息来源: 市政务公开办
 沈阳市信息产业局局长 杨洪峰   光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术,它是以红外、微光、激光等光电子器件为基础,由光学技术、电子技术、精密机械技术和计算机技术等密切结合而形成的一项综合技术。主要包括激光技术、红外技术、光纤技术、集成光学技术、光计算技术、光学传感器和显示技术等。  由于光电子技术对于增强一个国家经济的核心竞争力能起到战略性的支撑作用,世界主要国家和地区纷纷采取措施,制定相应的光电子科技发展战略,加大对光电子技术研究与开发的支持和投入力度。尤其是日本和美国,光电子发展战略已从一般“科技战略”上升为“国家发展战略”,政府在发展光电子的战略方向选择、战略重点和资源配置及投入等方面起了重要作用。  一、光电子产业的发展态势  (一)光电子产业的分类  光电子技术是一个比较庞大的体系,它包括信息传输、信息处理、信息获取、信息存储、信息显示等。采用光子作为信息的载体,其响应速度比电子快三个数量级以上,使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。尽管各国对光电子产业的分类不同,但通常的分类方法有两种:一种按照应用领域,把光电子产业划分为信息光电子、能量光电子和娱乐(消费)光电子三类产业;另一种按照国际产品产值统计及产业层次,把光电子产业划分为与光电子技术有关的六类产业,即光电子材料与元件、光电显示、光输入/出、光存储、光通信、激光及其它光电应用。  (二)光电子产业的市场需求  全球光电子产业始于上世纪70年代,90年代获得了高速增长。进入新世纪后,受全球经济景气持续探底冲击,2001年与2002年全球光电子产业产值连续出现负增长,2003年在全球经济景气回春情况下获得微幅增长。据PIDA统计,2004年光电子产业进一步走向复苏,其市场规模达1980亿美元(较2003年增长13%),2005年将顺利突破2000亿美元,具体如图(全球光电市场趋势)所示。日本光电子产业与技术振兴协会预测,2010年光电子产业的产值将达5407亿美元,2015年将达9631亿美元,光电子产业可能会取代传统电子产业,成为21世纪最大的产业,并成为衡量一个国家经济发展和综合国力的重要标志。
 
  (三)光电子产业的技术发展趋势  总的来看,光电子产业各领域呈现出以下发展态势:光器件向小型化、高可靠、多功能、模块化和集成化方向发展;光显示向真彩色、高分辨率、高清晰度、大屏幕和平面化方向发展;光输出/入产品向多功能、高速化、低成本方向发展;光存储将更多地采用新技术和新材料,开发新一代高密度、高速存储技术和系统;光通信向超大容量、高速率和全光网方向发展,特别是超大容量DWDM智能光网将成为主要的发展趋势;激光技术向全固化、超短波长、微加工和高可靠性等方向发展,激光技术与其它学科的融合以及应用领域范围将不断扩大。  二、日本、美国发展光电子产业的经验  (一)日本发展光电子产业的经验  日本是世界各国中最早认定“21世纪是光的世纪”的国家。20世纪80年代以来,光电子产业在日本蓬勃发展起来,产业规模以平均每年10%~20%的速度递增,一跃成为世界光电子产业的头号大国。  1、概况  日本在半导体激光器、激光打印机、液晶显示器、光盘产业等方面长期处于垄断地位。日本在光电子领域的这种领先优势,虽然在近几年受到了美国、欧盟以及其它一些新兴的工业化国家及地区(如韩国、中国台湾地区)的挑战而有所削弱,但其领先地位一直没有被动摇,特别是在消费光电子领域,如激光音响、影碟机、激光打印机、传真机、数码相机、平面显示器、光驱、光纤组件系统等。   2、特点  日本在光电子领域之所以能创造和保持领先优势,可归结为下面三个因素:  一是成立“光产业技术振兴协会”。1980年,由日本11家著名大公司共同发起,在日本政府的支持下,日本成立了“光产业技术振兴协会(OITDA) ”,以推动光电子技术的发展。该协会目的在于对日本光电产业产值及产业结构进行调查分析,每年3月出版“日本光产业动向”,同时接受通产省(日本政府管理贸易的部门为通商产业省,简称通产省)委托进行光电标准化的工作,每年7月举办全日本最大专业光电展——“InterOpto展览”。  二是政府对光电子研究的支持。日本对于光电子领域的科学技术研究主要是由通产省给予支持,并在其指导下完成的。早在1979年,通产省通过“光产业技术振兴协会”与16家日本企业联合发起了为期7年、总资助额7.7亿美元的光电子基础研究计划。作为这一计划的一部分,通产省在1981年从这16家企业中抽调出研究人员组成了光电子联合研究实验室,负责光电子集成电路技术的基础研究和开发。1986年,这一计划完成后,通产省在原有的基础上,成立了光电子技术研究公司,主要进行光电子材料的基础研究。这一计划的运作时间扩展了10年,经费预算也随之增加到8.2亿美元。日本政府也不再对基础研究的所需资金实行100%的资助,而是由通产省提供30%,剩下的70%由参与的各家公司提供。近年来,日本制定了“激光五年计划”,加强激光领域的前沿性研究。这些计划的实施,大大加强了日本在光电子领域的科研实力。  三是企业大力研发和生产。光电子产业首先在日本形成,还有一个重要的原因就是日本企业注重生产技术和消费市场的开发。日本的一些大型公司,如NEC公司、日本电报电话公司(NTT)等,都建立了自己的光电子基础研究实验室,它们面向市场形成了大规模、低成本的生产能力。其中,NTT的基础研究实验室,虽然每年的研发经费只有约8000万美元,但由于形成了一种开放式的科研氛围,使得这一研究室在量子光学和远红外光学材料领域的许多研究上都处于世界领先水平。  (二)美国发展光电子产业的经验  美国的光电子产业与日本相比,起步较晚,而且相比日本光电子行业的企业规模,美国企业的规模一般较小。然而,光电子技术主要方面的突破产生于美国,世界光电子高技术研究的重心在美国。美国一直都保持着一种对科学技术的高投入,在传统光电子领域和多个科技领域具有很强的技术优势和发展后劲。
  1、概况  美国政府将光电子技术列入“美国国家关键技术”、“商务部新兴技术”和“国防部关键技术”的研究计划。  1995年,美国光电子工业发展协会(OIDA)在考察和对比了美国和日本的光电子技术发展情况后,认为美国在光通信产业要注意市场开发,在光电显示领域要加强制造业,在光存储方面要加强研究开发,并制定了5年、10年的发展规划。如今,美国在光通信和光显示产业等方面已赶上和超过日本。
  2、特点  (1)集中军事领域的光电子研发  美国国防的需求是光电产业发展的一大动力。90年代初期,美国对于光电子产业技术研究的直接投入平均每年达到约20亿美元,但主要集中在军事技术。在已经推出的“机载激光器”计划中,美国政府在1996-2002年投入11亿美元用于对大功率激光器的研究,而且这样的投入力度在未来的30年不会改变。在随后推出的“基于空间的激光器”研究计划中,政府每年也提供1亿美元的研究资金。  (2)光电子产业的高集中度发展  美国光电产业的集中度很高,大型厂商透过垂直整合,形成庞大的生产体系,这类大厂占全美光电厂商总数虽不及10%,但却占有超过85%以上的产值。其余为数90%以上的小型光电厂商规模虽不大,但多有明确的产品定位,掌握关键技术,业绩亦不俗,造就了不少“小巨人”。  (3)协调大学与企业之间的分工与合作  美国企业层面的技术研发主要由中小企业来进行,他们更倾向于短期的、满足市场需求的研发活动;大学则主要进行一些长期的基础性研究,大学及其它科研机构技术成果的产业化过程,通常是通过科研人员将科研项目带出并成立新公司的方式来实现,因而科学研究与应用研究、应用研究与产业化有些脱节。      (4)广泛进行国际合作  美国在光电子领域具有较强的科研实力,但由于在一段时间里没有处理好光电子科学研究与技术转化之间的关系,未能获取20世纪光电子产业发展的先发优势。意识到这个问题以后,美国加强与国际的合作,寻求解决问题的办法,促进美国企业将已有的光电子技术优势转化为产业优势。在与日本合作方面,有旨在加强美日企业技术、生产、市场的沟通与合作的JOP(联合光电子计划)。该计划更加强调光电子技术在民用领域的应用,鼓励在国际间广泛开展企业与企业之间的合作,共同开发新的光电子技术及产品,制定新的行业标准。  三、国内发达地区发展光电子产业的经验  (一)台湾  从上世纪80年代开始,台湾地区便开始积极推动光电子科技产业的发展,20多年来,台湾地区在光电组件、显示器、光通信、光存储、光输出输入、激光器及其应用产品方面都有了迅速的发展。最近五年来,台湾地区的光电子产业发展尤为迅猛,光盘及光盘机、显示器和光电扫描等产品已取代日本,占国际首位。光电子产业发展的主要特点是:  首先,光电子产品在自主开发研制能力方面相对有限,拥有自主产权的产品甚少,关键零部件都需进口,但在组装应用能力与相关产业的配套方面比较齐全,产品的市场适应性和开拓性较强;   第二,中小公司发展目标明确,与光电子研究部门关系密切,并努力开拓有自己特色的产品,例如,在新竹工业园有三分之一的公司制造光电子产品,生产的半导体发光管及激光器居世界前列;  第三,注重R&D投入,R&D经费占收入的比率达到8%~10%左右,开发的新产品能适应各个用户不同的需求。  (二)国内三大光谷之一 ——武汉光谷  武汉地区在国内具有不可替代的光电子信息技术优势。2001年7月6日,原国家计委正式批复武汉东湖高新区为“国家光电子产业基地”。在东湖开发区内,有23所大学,56家研究机构;有两院院士43名,其中有8名是光电子信息技术的学科带头人;有从事光电子领域研究开发共有科研开发机构38个,其中国家部委属4个,高校属20  个;有国家重点学科2个,国家技术/国家技术研究/工程技术研究中心6个,重点实验室6个,专业实验室2个,博士后流动站5个。涌现出了一批在全国乃至世界领先的优势学科,造就了一批著名的学科带头人,成为我国学科门类齐全、综合研究实力雄厚、独具特色的光电子科研基地。  (三)国内三大光谷之二 ——广东光谷  “广东光谷”是一个区域概念,它由深圳的“光数码城”和“广州科学城”组成。它的定位着重于研发易于产业化的核心技术,而不是简单地聚集一些搞应用的企业——以深穗为基地,以珠江三角为腹地,最终建成集产学研于一体的光电子产业带及国际生产制造中心。随着科学城开发面积的扩大,在以科学城为中心发展光电子产业的环境日益成熟。在这块土地上吸引了来自台湾的光宝电子集团、乐华电子、南方高科等以信息电子、光电子产品为主的企业集团,这为广东光谷的发展打下了坚实的基础。  (四)国内三大光谷之三——长春光谷  长春在发光显示器、光电科学仪器等领域有着相对较强的研发和产业化优势,可带动上下游产品形成产业群。重点培育两个产业链条:  一是光显示产业链:在大力发展光电子显示器件的同时,有步骤扩展产业链,上游重点发展驱动电路、背光源、彩膜等,下游推进液晶电视、液晶显示器、笔记本电脑、PC机等产品的产业化规模。   二是二极管照明光源产业链:以科研为基础,从源头的发光外延片及芯片切入,开发以白光二极管为代表的高亮度发光器件,以此为基础向下游扩展各种照明光源、显示屏等最终产品。  总体来说,我国光电子技术和产业喜忧参半。在光电子技术方面,我国是与国际水平差距相对较小的一个领域,与世界发达国家几乎同时起步。特别是近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的发展,在很多领域同国外先进国家只有两三年的差距,个别领域还处于世界领先地位。来自中国科学院光电研究院的资料显示,自20世纪90年代初以来,在广东、上海、北京、武汉、西安、吉林等地出现了大量光电子企业,从产能和产量来看,中国已经达到世界级水平。但是,庞大的产业规模却是大而不强,中国光学产品大多数集中在中低端领域,尽管规模庞大,可市场价值并不高。据有关部门估计,中国光学元件的市场价值仅占世界市场的5%。产生这种现象的原因,很大程度上就是从实验室到市场的“链条”出现“断裂”,科技成果不能及时进行产业化,或真正转化为商品。目前,中国光电子产业需破解两道难题:一个是强化“中国制造”,改变这一领域技术原创性不足的问题;一个是整合资源,集中优势,把规模做大做强,改变各自为政的零散的发展状况。