隨著(zhù)云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等應用的發(fā)展，急劇增長(cháng)的數據流量對帶寬提出越來(lái)越高的要求。近兩年，“寬帶中國”戰略和加快建設網(wǎng)絡(luò )強國戰略相繼提出，光通信作為最為重要的信息通信基礎設施之一，在支撐我國社會(huì )信息化、寬帶化建設和網(wǎng)絡(luò )強國方面的作用日益凸顯。我國光通信產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)數十年的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈布局比較完整，產(chǎn)業(yè)規模和產(chǎn)品種類(lèi)不斷擴大，競爭力持續提升，國內企業(yè)尤其是華為、中興、烽火等設備商已充當起全球光通信產(chǎn)業(yè)的中堅力量。然而不容忽視的是，我國光通信產(chǎn)業(yè)“大”而不“強”，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不均衡，特別是位于產(chǎn)業(yè)鏈源頭的光器件與芯片與發(fā)達國家存在較大差距，已成為制約我國光通信長(cháng)足發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀：企業(yè)群體薄弱，核心技術(shù)缺失，產(chǎn)品結構不合理
光器件及芯片以技術(shù)創(chuàng )新為主導，企業(yè)和產(chǎn)品的技術(shù)實(shí)力是衡量產(chǎn)業(yè)競爭力的重要指標。全球范圍來(lái)看，美國、日本是主要的研發(fā)基地，位于產(chǎn)業(yè)發(fā)展最前端，在技術(shù)水平、研發(fā)投入、知識產(chǎn)權方面均處于領(lǐng)先地位，擁有規模優(yōu)勢。我國光器件及芯片企業(yè)近年來(lái)已取得一定進(jìn)步，約占據全球20~25%左右的市場(chǎng)份額，光迅、海信已躋身全球光器件市場(chǎng)份額排名前十強。然而，我國光器件及芯片企業(yè)整體實(shí)力仍然偏弱，產(chǎn)品結構不夠合理，大部分企業(yè)徘徊在中低端領(lǐng)域，同質(zhì)化嚴重，主要依靠?jì)r(jià)格優(yōu)勢維持生存。在技術(shù)含量和附加值較高的高速產(chǎn)品方面，如10G以上速率的有源光器件、100G光模塊等，核心技術(shù)缺失，商用化進(jìn)程緩慢，真正具有材料外延生長(cháng)、管芯制作等全套工藝線(xiàn)，以及從芯片到器件到模塊垂直集成能力的企業(yè)屈指可數。上游材料和芯片的薄弱導致相應的光器件、組件及模塊發(fā)展受到制約，不僅高端產(chǎn)品依賴(lài)進(jìn)口，甚至部分中低端產(chǎn)品亦無(wú)法實(shí)現完全國產(chǎn)化，采購渠道受日、美等控制。此外，一些國外知名光器件及芯片企業(yè)為了降低成本和把握中國快速增長(cháng)的市場(chǎng)需求，紛紛將研發(fā)、生產(chǎn)、封裝測試、以及銷(xiāo)售環(huán)節向中國轉移，進(jìn)一步擠壓國內企業(yè)的市場(chǎng)空間。
產(chǎn)業(yè)落后原因：技術(shù)、人才、政策、資金、環(huán)境多層面交融
光器件及芯片技術(shù)含量較高，具有研發(fā)投入大、回報周期長(cháng)等特征。領(lǐng)先國家中，日本起步較早，知識產(chǎn)權保護意識較強，基礎研究超前，技術(shù)儲備雄厚；美國在光器件方面發(fā)展相對較晚，但擁有人才、資金、環(huán)境優(yōu)勢，企業(yè)善于通過(guò)并購重組實(shí)現階躍式發(fā)展，并借助資本市場(chǎng)做大做強，發(fā)展異常迅速。我國光器件及芯片企業(yè)在技術(shù)、人才、政策、資金、環(huán)境等多個(gè)方面與國外領(lǐng)先企業(yè)存在較大差距，幾個(gè)方面相互交融。第一，技術(shù)落后是根本原因。我國在有源器件和高端產(chǎn)品方面長(cháng)期缺乏積累，如今面對系統速率、器件集成度日益提高，工藝越來(lái)越復雜，技術(shù)產(chǎn)品升級換代加快，更顯趕超乏力。另外，對于光器件長(cháng)期發(fā)展戰略規劃重視不足，通常在市場(chǎng)成熟后才進(jìn)入，不得不面對國外產(chǎn)品已實(shí)現低價(jià)規模化發(fā)展的殘酷競爭。第二，人才缺口尚待補充。高層次創(chuàng )新型人才整體水平與發(fā)達國家有較大差距，海外人才引進(jìn)與本土人才培養均有待加強。第三，融資渠道有限。國家對光器件領(lǐng)域的扶持政策較多集中在規劃層面，資金投入有限且投入形式分散；國內的風(fēng)險投資尚不成熟，新興光器件芯片企業(yè)較難獲得青睞；上市融資方面，國內僅有少數幾家上市企業(yè)。而高端產(chǎn)品研發(fā)需要高投入、長(cháng)周期，國內企業(yè)以中小民營(yíng)企業(yè)為主，無(wú)力籌措巨額資金，主要依靠控制成本、提高良率和擴大產(chǎn)能生存，低利潤水平使其自我供血不足，逐漸失去尖端技術(shù)研發(fā)能力。第四，產(chǎn)業(yè)環(huán)境整體不佳。我國光器件芯片企業(yè)群體薄弱，在技術(shù)研發(fā)、信息獲取等方面存在不足。另外，設備商對高端國產(chǎn)器件認可尚待時(shí)日，上下游公司間的高端合作有限，同時(shí)運營(yíng)商采購政策導致價(jià)格戰彌漫，低價(jià)薄利使光器件芯片企業(yè)的生存空間被不斷擠壓。
技術(shù)發(fā)展趨勢：光子集成大勢所趨，硅光子將承擔重要角色
光子集成（PIC）技術(shù)相對于目前廣泛采用的分立元器件，在尺寸、功耗、成本、可靠性方面優(yōu)勢明顯，是未來(lái)光器件的主流發(fā)展方向。近年來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的逐步積累以及產(chǎn)業(yè)需求的升溫，PIC進(jìn)入較快發(fā)展時(shí)期，中小規模PIC已經(jīng)成熟并取得廣泛商用，大規模PIC集成度已達到數百個(gè)元器件。PIC技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的參與企業(yè)涵蓋系統設備商、光器件芯片制造商、綜合服務(wù)提供商、半導體Foundry等多個(gè)領(lǐng)域，面向電信和數據兩大應用市場(chǎng)。材料方面，三五族半導體在高速有源器件中廣泛采用，磷化銦是目前唯一能夠實(shí)現通信波長(cháng)大規模單片集成的材料，未來(lái)仍具有一定發(fā)展潛力，代表性產(chǎn)品是Infinera的高速光發(fā)射、接收芯片。然而，磷化銦屬于稀有材料，外延片尺寸較小，在低成本和大規模生產(chǎn)能力方面受到一定限制。另外，硅光子可將CMOS集成電路上的投資和技術(shù)經(jīng)驗應用到PIC領(lǐng)域，有效降低成本，提高生產(chǎn)效率，已成為未來(lái)PIC重要技術(shù)方向之一。硅光子的代表性技術(shù)產(chǎn)品如Luxtera的AOC芯片，Cisco的CPAK光模塊，Acacia的相干CFP光模塊，以及Intel致力研發(fā)的混合集成激光器和芯片級光互聯(lián)技術(shù)等。國內也有少數企業(yè)涉足，但規模有限。硅光子技術(shù)在光源方面尚無(wú)可行的技術(shù)路線(xiàn)，目前以混合集成和短距應用為主，正不斷發(fā)展成熟，未來(lái)將承擔重要角色。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢：挑戰沖擊不斷，產(chǎn)業(yè)鏈整合加劇，競爭格局將持續演化
在光通信全產(chǎn)業(yè)鏈中，光器件及芯片面臨多重挑戰。一方面，華為、思科等系統設備商不斷介入芯片、模塊領(lǐng)域，對上游廠(chǎng)商形成巨大沖擊，催生著(zhù)產(chǎn)業(yè)新格局。另一方面，板上集成（BOSA OBoard）等新技術(shù)的涌現也對光模塊構成重要威脅。面對上游企業(yè)的分分合合，沒(méi)有核心芯片技術(shù)的器件、模塊商將倍受擠壓，可能面臨因供應商被收購導致元器件斷貨的重大風(fēng)險。在光器件及芯片細分領(lǐng)域，全球范圍內廠(chǎng)商眾多、集中度低，市場(chǎng)份額相對比較分散。近年來(lái)并購高潮迭起，大型企業(yè)加速向上游芯片滲透的一體化垂直整合模式演進(jìn)；產(chǎn)業(yè)鏈整合亦不斷加劇，逐漸向研發(fā)、制造高度集中化方向發(fā)展。并購是國外光器件企業(yè)運用最頻繁、效果最明顯的擴張方式，目前并購重組的主角多為美國廠(chǎng)商，集中度及競爭能力的提升進(jìn)一步增強了規模優(yōu)勢。以光迅、海信、華為為代表的國內企業(yè)近年來(lái)也開(kāi)啟了全球化并購篇章。未來(lái)，提高橫向及縱向整合能力是全球龍頭光器件企業(yè)的長(cháng)期戰略，產(chǎn)業(yè)競爭格局將持續演化。
光器件及芯片具有產(chǎn)業(yè)群體性強、技術(shù)壟斷性強、研發(fā)投入大、回報周期長(cháng)等特征，其發(fā)展不僅僅是幾家企業(yè)的突破，更需要良好的產(chǎn)業(yè)基礎做支撐。我國雖擁有全球最大的光通信市場(chǎng)，優(yōu)質(zhì)的系統設備商，但僅靠市場(chǎng)力量難以有效解決光器件及芯片落后的本質(zhì)問(wèn)題。國家、社會(huì )、產(chǎn)學(xué)研各方應形成合力，將光器件及芯片發(fā)展作為戰略部署的優(yōu)先行動(dòng)領(lǐng)域和搶占光通信產(chǎn)業(yè)競爭制高點(diǎn)的重要舉措，突破我國光通信產(chǎn)業(yè)的本質(zhì)薄弱環(huán)節，助力我國光通信產(chǎn)業(yè)由大變強。
作者信息：
吳冰冰，北京郵電大學(xué)工學(xué)博士，現擔任中國信息通信研究院通信標準研究所科研工程師，主要從事傳送網(wǎng)、光器件和光通信技術(shù)研究。
