國內首份光子產業白皮書發佈，“應儘早佈局光子芯片新賽道”

·“光子技術產業革命是我國在光電半導體領域60年一遇的‘換道超車’重要機遇。”中科創星創始合夥人、陝西光電子先導院執行院長米磊說，“對我國而言，既要在電子芯片領域盡快補短板，也要儘早在光子芯片等新賽道佈局發力。雙管齊下，抓住新一輪科技革命和產業變革的機遇，未來才有望實現‘非對稱趕超’。”

中科創星創始合夥人米磊發佈《光子產業發展白皮書》。

“人類社會經曆的三次科技革命是由‘機-電-光-算’為代表的底層技術推動的。當前，隨著摩爾定律的式微，曾經的革命性技術已難以滿足新一輪科技革命中人工智能、雲計算、能源等新興產業的需要。”中科創星創始合夥人、陝西光電子先導院執行院長米磊認為，光學技術會是未來一項非常關鍵的基礎技術，其成本會占到未來所有科技產品成本的70％。

11月3日，米磊在西安舉辦的2023全球硬科技創新大會平行論壇——光子產業暨硬科技成果轉化論壇上發佈國內首份光子產業白皮書——《光子時代：光子產業發展白皮書》（以下簡稱《白皮書》）。

《白皮書》由中國科學院西安分院、陝西省科學院和西安高新技術產業開發區管理委員會指導和支持，陝西光子創新中心、西科控股、中科創星、硬科技智庫（西安市中科硬科技創新研究院）和光電子先導院聯合編寫。

中美企業合計佔據一半以上市場份額

《白皮書》指出，當下微電子芯片的物理性能已經逼近極限，且串擾、發熱和高功耗痼疾難改。同時，在現有馮·諾依曼計算系統採用存儲和運算分離的架構下，存在“存儲牆”“功耗牆”“I/0牆”等瓶頸，嚴重製約系統算力和能效的提升。光子芯片具有的物理性能優勢，可為信息獲取、傳輸、計算、存儲、顯示等技術需求大幅降低信息連接所需的成本、複雜性和功率損耗。事實上，以光子芯片為核心的光模塊器件，已經在數據中心等應用場景中發揮巨大功能。

《白皮書》顯示，隨著人工智能、航空航天、智能製造、新能源、生命科學的蓬勃發展，光子產業的發展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業鏈分工，共有4842家企業研發、生產和銷售光子核心器件和產品，其中，中國（1804家）和美國（946家）企業合計佔據了一半以上的市場份額。2021年全球光子產品全年收入已經超過2.1萬億美元，而每年的光子產品和相關服務的估值則達7萬-10萬億美元，約占世界經濟總量的11%。

誰將成為中國的“光子之城”？

《白皮書》經過篩選，選取了武漢、西安、蘇州、無錫四座在光子產業方面進行體系化佈局的新興城市進行分析。

西安為國家佈局的四個“雙中心”城市之一和西北地區唯一的國家中心城市，目前其光子產業集群已初具規模，初步形成了光子製造、光子信息、光子傳感等產業集群，在特定關鍵核心技術等方面擁有較強的領先優勢。與此同時，200餘家光子技術企業集聚西安，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光子領先企業。《白皮書》預計，到2023年，西安將實現千億級產業規模目標。

武漢是全國較早進行光電子產業基地規劃和佈局的城市，是我國光子產業的領跑先鋒和產業高地。《白皮書》顯示，武漢以“中國光穀”建設為引領，加快光子產業佈局，光子產業主體總量突破19.1萬戶，建成了全球最大的光纖光纜產業基地，銷量全球第一，光器件研發生產全國第一，通信系統設備研發位居全球第一方陣，未來將打造以光電子信息技術為基礎、未來產業與經濟社會深度融合的“世界光穀”。

蘇州被稱為“中國光電纜之都”，形成了國內最為完整的光通信產業鏈和最具影響力的產業集群，在全國乃至國際上樹起了蘇州光通信的整體區域品牌。《白皮書》顯示，蘇州將光子產業定為全市“1號產業工程”，出台“高光20條”，加速搶占光子產業“製高點”，擁有一批光子領域高企（高成長企業）、瞪羚（指創業後跨過死亡穀，以科技創新或商業模式創新為支撐進入高成長期的中小企業）、獨角獸培育企業，其中，光子領域國家級高企數量達142家，形成了完善的企業梯次發展方陣。

無錫是我國較早佈局半導體產業的地區之一，被稱為中國集成電路產業人才的“黃埔軍校”。《白皮書》顯示，2022年，無錫半導體產業規模居全國第二，其中封裝測試和配套支撐位居全國第一，在光子芯片逐漸成為未來產業不可或缺的重要產品後，無錫緊抓新機遇，加快佈局光子產業，出台“新光18條”，圍繞矽光產業領域，打造光子芯片中試線，並在產業鏈上中下遊積累了一批重大平台和龍頭企業，同時積極向光傳感、光計算、光通信等其他應用領域延伸。

如何在全球競爭中抓住機會？

目前，世界各主要國家均在光子技術和產業的發展中競相追逐。美國提出誰在光子產業方面取得主動權，誰就在21世紀的尖端科技較量中奪魁，加大投資AIM Photonics（美國集成光子製造研究所）；歐盟將光子技術納入“地平線2020”、“（ECSEL JU）年度戰略計劃”等國家戰略；日韓則加大對光子技術的研發和支持，以保持其行業領先的地位。

《白皮書》指出，我國光子產業發展水平與世界處於並跑階段，在光子基礎理論研究和技術發展方面具有一定的優勢，中國擁有世界規模最大的從業人數，光子產業在2012—2020年的復合增長率已經接近23%，光子產品全球份額也從2005年的10%提升到2019年的30%。另外，作為第四次科技革命的“基礎設施”，信息光子、能量光子、生物光子、空間光子和光子智能五大領域正孕育著一批具備引爆重大產業變革前景的光子技術。

米磊認為，光子技術產業革命是我國在光電半導體領域60年一遇的“換道超車”重要機遇。但要真正要抓住這樣的機會，目前我國光子產業發展現狀和各環節還存在一定問題，《白皮書》提出了相應的對策與建議——製定光子技術與光產業發展中長期規劃與戰略；構建光子產業生態體系，提升產業鏈現代化水平；建設國家級關鍵共性技術平台，突破共性技術；建設世界一流光子學研發機構，攻關前沿技術；完善光子產業配套功能，提升企業核心競爭力。

“對我國而言，既要在電子芯片領域盡快補短板，也要儘早在光子芯片等新賽道佈局發力。雙管齊下，抓住新一輪科技革命和產業變革的機遇，未來才有望實現‘非對稱趕超’。”米磊說，“非對稱趕超”指在國際科技創新競爭環境和態勢下，採用不被競爭者所知的差異化策略和非對稱技術路徑、戰術、方式方法，實現超越競爭者的目標。