5月29日~31日,2023中國(蘇州)世界光子產業發展大會將在蘇州舉行。
光子產業,這是一個在官方現有產業名錄中無法找到的產業。“某種意義上講,光子產業難以被定義為一個產業,但是光子技術是一種基礎性的支撐型技術。”蘇州長光華芯光電技術股份有限公司董事長閔大勇告訴《中國新聞周刊》。
“希望可以借此大會擦亮太湖光子中心的品牌,讓外界提到光子產業首先想到蘇州、蘇州高新區。”蘇州高新區太湖光子中心建設工作專班工作人員告訴《中國新聞周刊》,就在5月15日,蘇州市光子產業聯合會成立大會暨產業合作對接會在高新區舉行,標志著蘇州市光子產業發展進入了融合發展的“快車道”。
對“光子”的前瞻布局可追溯到2022年8月18日,蘇州正式宣布將重倉光子產業,啟動建設太湖光子中心,目標直指中國光子產業新高地。蘇州提出的光子產業發展目標是,力爭到2025年實現光子產業規模突破5000億元,其中核心產業實現1000億元,3年翻一番。
這一系列的大動作傳遞一個信息:蘇州希望牢牢抓住光子產業的機遇。光子產業,正被蘇州這座工業強市視作“換道超車”的機遇。
太湖光子科技園。供圖/蘇州高新區工委宣傳部
換道超車新機遇
究竟什么是光子產業?這可能要從人類利用光子的方式說起。
閔大勇向記者解釋說,操控電子可以為人類提供兩類服務:一類是利用電子傳遞能量,也就是電能;另一類是利用電子傳遞信息,并進行存儲、計算,也就是集成電路。人類利用光子的思路與電子類似,同樣可以分為這樣兩類。
比如激光器核心零部件——高功率半導體激光芯片,就是操縱光子能量,重要應用領域便是工業,如激光切割、激光焊接、激光3D打印等等。
另外,人們也可以操縱光子傳輸信息,并進行信息存儲、計算,這便與現有的電子傳輸與集成電路形成對應關系。眾多場景需要海量數據進行高速高帶寬低延時傳輸,光纖光纜中傳遞的便是半導體激光信號。大算力需要高速低功耗運算,而光子計算是突破方向,只不過現在光子計算機原型機占地面積還很大,但是其運算速度已是集成電路的1000倍。未來,其必將經歷集成電路的發展路徑,變為集成光子芯片。
“如同電子技術賦能人類帶來的革命性改變一樣,光子技術也必將帶來類似的改變。”閔大勇表示。
蘇州市工信局副局長羅敏表示,光子產業是高端制造業的核心,也是未來整個信息產業的基石。憑借其技術壁壘高、產業帶動性強的特性,光子技術目前被廣泛應用于通信、芯片、計算、存儲、顯示等各個重要領域。從顯示器到數據通信,從智能終端到超級計算,光子技術對整個產業都在進行賦能和推動,發揮著越來越重要的作用。
其實,光子技術已經滲透進各行各業,應用于生活的方方面面,從而形成光子產業不同的細分方向。如光通信,光纖網絡入戶已經頗為普遍;光傳感,這是如今已廣泛搭載于車輛的激光雷達的底層技術;還有光醫療,人們熟悉的治療近視進行的激光手術便屬此列。
光子技術貢獻的產值已經相當可觀。美國方面的統計數據顯示,早在2010年,美國GDP超過50%與激光應用息息相關,歐洲則達到42%。
根據Future Market Insights的最新分析,2023年全球光子市場的價值將達到9115億美元,預期復合年增長率5.8%。而知名管理咨詢公司麥肯錫的一份最新報告更是預測,到2025年光子學系統市場預計將增長到近2萬億美元。
光子產業在國內也正在迅速成長,而其迎來春天的很大一部分原因在于相關領域國產替代加速。
如在光通信應用的光芯片中,200G速率以上的光芯片依然需要進口。“集成電路已經形成完整的產業鏈分工,特別是光刻機難以突破,但是光子芯片對于線寬要求較低,不存在制造環節被‘卡脖子’的情況。”閔大勇認為,光電子產業確實是我國有機會率先實現突破的高技術產業,因為現有差距不大,但是如果不及時予以重視,可能重蹈集成電路差距越拉越大的覆轍。
在光子產業的產業鏈上還有不少這樣的“卡脖子”環節,但從另一個角度而言,這也為國內光子產業帶來了廣闊的機遇。
國內光傳輸骨干網絡中使用的濾光片,目前正處于國產替代中。鍍膜是生產濾光片、光芯片的重要步驟,治療近視的激光手術也需要使用一次性濾光片,單片價格達到千余元。蘇州光電技術研究院執行院長李俠向《中國新聞周刊》解釋說,此前國內鍍膜工藝集中于中低端,高端鍍膜工藝幾乎是空白,一方面因為高端鍍膜工藝本就復雜;另一方面也源于高端鍍膜設備需要進口,價格高昂、交期較久,至少在半年以上。
這是光子產業的又一個特點,即一些底層技術可以拉通,比如應用于光通信的技術也可以用來解決光醫療遇到的問題。
蘇州希望把握住這樣的機遇。羅敏表示,2021年到2022年這兩年平均光子產業產值增幅都在10%以上,2022年相比2021年的話,增幅達到了15%。
而已經足夠完整的光子產業生態成為蘇州發展光子產業的底氣。
“摸清家底”,蘇州更有底氣
2022年9月,由蘇州高新區經發、科創等7個部門組成的太湖光子中心建設工作專班開始運轉。工作人員介紹:“在光子產業這一概念提出初期,光子專班人員線下集中辦公,集中力量推進光子產業發展步入軌道。”
發展光子產業,蘇州首先要“摸清家底”。
2022年8月,高新區啟動太湖光子中心建設后,高新區經發委首先全面摸清涉及光子領域的產業鏈、人才鏈、創新鏈、資金鏈。高新區經發委相關負責人向《中國新聞周刊》坦言,在產業層面界定光子產業比較困難,統計部門沒有相應的行業代碼。摸底后形成了《蘇州高新區光子產業發展分析報告》,在此基礎上形成了高新區未來三年光子產業發展的行動計劃,即《蘇州高新區光子產業創新集群三年行動計劃》。
“相比于外界比較熟悉的武漢、西安等光子產業高地,我們發現蘇州市,包括蘇州高新區在內光子產業基礎其實很好,只不過此前沒有明確提出光子產業的概念。”前述高新區經發委負責人說。
蘇州市工信局副局長羅敏告訴《中國新聞周刊》,近年來,蘇州圍繞光子產業發展,聚焦光制造、光通信、光傳感、光醫學、光顯示等產業領域,初步形成了從光子產生、傳輸到應用的產業鏈條,尤其是在激光器芯片、激光器件、激光加工設備等光制造領域已成為國內產業鏈條最全的城市,已具備產業快速發展的基礎。
以高新區為例,從光子產生、傳輸到應用,整條產業鏈都比較完善,目前光子產業企業數量約250家,2022年產值超600億元,并且內部三個功能片區在光子產業發展過程中有所錯位,其中太湖科學城功能片區集聚了一批“大院大所”和創新型企業。
如今,蘇州的光子產業規模已經超過3600億元。在蘇州已有的3600億元光子產業產值中,超600億元的占比并不算高,但是蘇州高新區卻成為蘇州光子產業發展的主陣地,原因就在于其在一系列“卡脖子”技術領域的積累。
位于高新區的長光華芯是高功率激光芯片頭部企業,年營收在億元級別。“但是光芯片相對較高的門檻帶來更高的附加值,也屬于光子產業中需要解決‘卡脖子’問題的環節,而高新區恰恰在這方面擁有更好的積累。”蘇州光子產業發展有限公司副總經理李大亮向《中國新聞周刊》解釋說。
蘇州高新區發展光子產業正聚焦于三個方向,一是光芯片及關鍵材料,二是光器件及模組,三是光子終端設備,計劃在2025年形成千億級產業創新集群。
除去已有的光子產業基礎,蘇州的底氣還來自制造業基礎。一方面,蘇州制造業體系完備,可以為光子產業發展提供有力支撐;另一方面,光子產業也可以為眾多產業提供底層技術賦能。
“用光子技術賦能制造業,可以使本已領先的蘇州制造業進一步擴大領先優勢。”閔大勇反問,“武漢的優勢在于科教,那么,為什么不能用武漢的科教優勢賦能蘇州的光子產業,再用光子產業賦能蘇州的制造業?”
光子產業與制造業相輔相成的關系可以從激光應用領域管窺。1960年,人類發明了第一束激光,而中國發明第一束激光的時間僅僅相隔10個月。閔大勇告訴記者,在此后40余年的時間里,中國與世界的差距卻在越拉越大,原因在于中國缺失應用激光技術的高端制造業土壤。
但在此后卻突飛猛進,這源于中國世界工廠地位的逐步確立,目前激光產業已經位居世界前三。“如今,沒有激光設備的工廠幾乎可以說一定是落后的,如中國占據優勢的動力電池行業,寧德時代設備投資中超過50%指向激光設備。”
“雖然不能說‘遲’,但是蘇州布局光子產業至少不早。”有蘇州市政府人士向記者感慨。
提及光子產業,武漢“中國光谷”確實是一個難以繞開的比較對象。“曾與武漢做過系統比較。”李大亮向記者透露,曾經考察過武漢、西安等光子產業聚集地,以及長春、西安等地的光機所。
“武漢原始創新能力更強,華中科大堪稱領域內的‘黃埔軍校’,也衍生出華工科技等華中科大系企業。而蘇州的應用市場相比武漢更為寬廣,因此交流中一些武漢的光子產業企業愿意來到蘇州交流拓展,因為其即使不在蘇州設立主體,也需要經常來到蘇州對接客戶。”
李大亮正在密切關注武漢、深圳、西安等光子產業聚集地的企業,“蘇州高校科研資源較為薄弱,但是在工程化、產業化階段,企業更適宜將產業基地布局在蘇州。”
特別是對于光子產業的初創公司而言,廣闊的應用場景頗具吸引力。蘇州識光芯科技術有限公司(下稱“識光芯科”)的核心產品是SPAD-SoC激光雷達芯片,第一顆芯片“點亮”后,蘇州本地的兩家機器人企業便前來測試,希望實現進口替代,他們對芯片的要求是在正午陽光下探測距離達到40米,而識光芯科的測距量程最遠可達120米。
作為蘇州光電技術研究院孵化的企業,李俠告訴記者,“我國工業控制領域龍頭企業匯川技術在了解過公司的第一顆芯片和后續的產品規劃后,認為在工業自動化領域有非常大的合作潛力,便決定進行投資。企業在蘇州的迅速發展也得益于蘇州良好的制造環境。”
市場、產業鏈、人才??蘇州希望將這些優勢迅速嫁接至光子產業。
蘇州長光華芯光電技術股份有限公司的生產線。供圖/蘇州高新區工委宣傳部
“第16個產業創新集群”
2022年8月,光子產業被列入蘇州16個產業創新集群之一,位列第一位,可見蘇州對光子技術賦能其他產業的重視。有人將之形容為,蘇州原有的15個產業創新集群是15顆珍珠,光子產業相當于一根線,可以“串珠成鏈”。
為支持光子產業創新集群,蘇州正在籌辦一批光子行業大會、建設一批創新載體平臺、落地一批產業重大項目、培育一批創新領航企業、組建一批產業投資基金、集聚一批優質人才團隊,全面賦能光通信、光制造、光醫學等產業領域發展。
而發展產業創新集群,政府重要的工作在于完善產業發展生態,產業載體是其中的重要組成。除去太湖光子科技園之外,今年還會有10.5萬平方米的光電科技園竣工投用,高新區預計在2025年形成100萬平方米的載體供光子產業企業入駐。
在蘇州各個板塊中,高新區是最早打造針對光子產業的載體,并出臺配套政策的板塊。
在《蘇州市培育發展光子產業創新集群行動計劃(2023~2025年)》中,明確要將太湖光子中心建設成世界級光子創新中心。作為太湖光子中心建設的主陣地,蘇州高新區不僅設立了總規模100億元的太湖光子產業投資基金,還發布光子產業專項支持政策“高光20條”,聚焦光芯片、光器件、光子終端設備等核心領域。
資助政策非常“硬核”,對新建或重組全國重點實驗室,分階段給予最高2億元資助;對新建的省重點實驗室、省工程技術聯合實驗室給予最高2000萬元資助。對新建的光子領域高水平大科學裝置、高級別重大科技創新載體等,按“一事一議”方式給予支持。
接下來,高新區將持續推動創新鏈、產業鏈、資金鏈、人才鏈深度融合,用好總規模100億元太湖光子產業投資基金,全力推進“產業+資本”融合倍增發展,加快打造千億級光子產業創新集群。
隨著對產業鏈完成梳理,作為蘇州光子產業的主陣地,蘇州高新區的短板也顯現出來。企業多以科技創新型企業為主,缺乏龍頭企業的帶動效應。雖然有長光華芯這樣細分領域的龍頭企業,但是光芯片市場相對較小,產生的帶動效應有限。
蘇州高新區希望形成龍頭企業引領,大中小企業能夠融通發展的態勢,并加大對現有企業的培育力度。2022年,天準科技獲評國家級企業技術中心,高新區政府還推動了長光華芯等企業獲評專精特新“小巨人”。
去年9月,蘇州光子產業發展有限公司(下稱“光子公司”)成立,任務便是統籌全區光子產業發展資源,負責包括太湖光子科技園在內的產業園建設與運營,重要工作便是招商引資。
公司副總經理李大亮告訴記者,相比于一般意義的招商部門,光子公司一方面擁有載體,另一方面也有產業平臺建設、產業資源整合及服務功能。
對于招商具體方向,李大亮表示,大方向是歡迎優質企業、團隊,但會重點關注光芯片、光通信、光制造等相比其他城市更有優勢的產業。“目前正在繪制光子產業圖譜,將產業鏈的每個環節進行拆解,梳理各個環節全球與國內企業名錄,以及蘇州已有的企業,這樣更有針對性地招引和培育光子產業優秀企業。”
2022年8月提出太湖光子中心這一品牌,以及一系列配套政策后,李大亮明顯感受到蘇州光子產業的知名度與吸引力在上升,“蘇州市光子產業聯合會成立當天,我發出一條朋友圈,收到不少有關政策、載體的詢問。同時,蘇州內部已有的科研院所也提高了對光子產業的關注度,希望嫁接自身已有資源。比如蘇州科技大學正在與高新區管委會探討,在太湖光子中心打造前沿技術研究院。”
蘇州市希望導入更多有關光子產業的資源,今年在蘇州市級科技創新創業領軍人才計劃中新設了光子產業專項。李俠告訴記者,研究院中擁有多位來自海外的光子高端人才,這超出研究院成立之初的設想。“科學家圈子聯系非常緊密,往往伴隨一個人的到來就會吸引第二人、第三人。蘇州吸引人才政策力度可能并非最強,但是綜合評判產業、生活環境后,特別是政府兌現承諾的能力后,蘇州具備足夠的吸引力。”
在閔大勇看來,蘇州需要在光子產業的旗幟下補齊短板,“政府需要提供更多平臺性基礎設施,并非大科學裝置,而是偏向產業類的公共研發平臺,也能更多吸引外部創新資源。”
顯然,科研是蘇州正在發力彌補的一塊短板。
究竟需要怎樣的研發資源?
在蘇州高新區科創局副局長孫逸馨看來,蘇州發展光子產業的產業資源與研發資源已經提前布局,在凝練到一定濃度后正開始產生化學反應,已有的產業與研發兩側的資源已經在慢慢交叉。如蘇州醫工所,作為中科院下屬聚焦光醫療領域的二級研究所,便是2008年長春光機所援建而來。
不過,武漢、長春、西安等城市發展光子產業,更多依托本地的研發策源能力,典型如武漢,華中科技大學在光電領域積累深厚,恰好位于“中國光谷”腹地。“核心技術的研發能力偏弱”,這是外界對于蘇州發展光子產業短板的共識。
孫逸馨認為,未來補齊研發短板,政府需要更多地搭平臺、引資源、架橋梁。“企業需要什么資源,政府便去鏈接相應資源。”
發展光子產業,究竟需要怎樣的研發資源?
蘇州在補短板的過程中不僅需要解決研發策源問題,同樣需要建立更加靈活的機制,解決科研成果轉化的問題。“太湖光子中心并不僅僅是產業載體,建設太湖光子中心的初衷就包括進一步釋放沉淀科研資源的潛力。”孫逸馨說。
圍繞光子產業,光子公司正代表蘇州高新區管委會在太湖光子中心建設基礎工藝平臺,圍繞光芯片布局化合物半導體、微光機電和硅光集成三個基礎工藝平臺,支持企業,特別是無力自購設備的初創企業利用平臺進行研發等。“從另一個角度講,這些也是政府服務企業的服務平臺。”
蘇州高新區也在盤活已有資源,推動其更多面向社會開放。今年2月,高新區推出首批8家概念驗證中心,依托現有研究院、企業的平臺,增強其公共屬性。“對于一些初創企業而言,第一步就是讓概念走出實驗室,與正在建設的基礎工藝平臺有相似之處,但針對的階段不同。”孫逸馨向記者透露,前期先完成資源梳理,政府正在制定研究院、企業平臺承接相關服務的支持政策。
在建設、盤活一批平臺資源的同時,蘇州仍在挖掘光學領域的研究院資源,盡管此前已經有蘇州醫工所、浙大工研院等一批光學領域的研究院落地蘇州。孫逸馨向記者透露,希望國內五大光機所至少在蘇州高新區設立“窗口”,為企業創造面對面對接的平臺。合作的方式多種多樣,既可以是孵化器,也可以是新型研發機構,或是其他更為靈活的形式。“相比于過往引進‘大院大所’的模式,如今引進院所在高新區搭建平臺時,更希望其精準針對某一細分領域,甚至直接引入某個團隊。”
蘇州光電技術研究院就是一家“新型研發機構”,李俠告訴《中國新聞周刊》,研究院與電子科技大學光電學院深度產學研合作,研究院項目得到了學院老師強有力的技術支撐,同時研究院也為科研成果提供了完善的產業化條件,“科研成果如果停留在實驗室階段就只是一個概念,轉化的第一步便是概念驗證,依托于中試線將概念變為樣品,研究院便投資3000余萬元建設4條中試線,集中于光子調控與光子接收兩個環節,具體聚焦于鍍膜、光電子集成器件封裝與測試、3D光傳感、微納光學4個方向。當概念落地為產品后,研究院有專業的銷售團隊評判成果的市場需求,如果市場需求足夠大,就會注冊一家公司落地。”
從2018年蘇州光電技術研究院落地以來,已經孵化11家公司。“我們希望幫助無力進行重資產投入的初創企業起步,當研究院的中試線不足以支撐企業對客戶的交付時,企業再考慮進行重資產投入。”李俠將這一過程比作幫助小孩子成長、再到自立門戶的過程。2019年孵化的第一家企業去年銷售額已經達到5000萬元,完成A輪7000萬元融資,估值已達7億元。“市場需求已經超出公司交付能力,公司考慮搬離研究院,正在積極對接蘇州各板塊提供用地。”
蘇州光電技術研究院是蘇州高新區首批企業化運作的研究院。“研究院的定位并非從科研到科研,而是從科研到產業,這也是研究院建設中試平臺的原因,拉通科研成果轉化的最后一公里,比如一位科研人員研發的芯片需要焊接,研究院內部就可以找到工藝員。研究院雖然不起到招商功能,但變相將更多科研成果孵化為科創企業。”李俠說。
但對于傳統的“大院大所”而言,成果轉化依然是需要邁過的門檻。2022年3月,高新區成立區級成果轉化公司,專門對接“大院大所”中的成果,協助其尋找市場需求。日常也會走訪企業,收集技術需求,優先與高新區內的科研機構進行匹配。
“同時,高新區鼓勵龍頭企業進一步發揮創新主體作用。”孫逸馨介紹說,長光華芯與高新區共建的蘇州半導體激光創新研究院已經承擔眾多國家級任務。去年,高新區獲批4家蘇州市級創新聯合體,長光華芯牽頭組建了高功率半導體激光創新聯合體,其中既包括高校、研究院等科研單位,也包括產業鏈上下游企業,甚至還有知識產權保護機構,形成完整生態。這樣的創新聯合體相比產業聯盟要更為緊密,打破企業與企業、企業與科研單位之間的邊界,形成合力突破技術難題,最終共享知識產權。
對于申報成功的創新聯合體,蘇州市科技局會給予專門的運營補貼,這筆資金并非項目經費,而是支持創新聯合體的參與者發生化學反應。
前述高新區經發委負責人向記者感慨,高新區散落著為數不少的與光子研究“擦邊”的科研院所,光子產業的概念提出后,政府也在引導這些研究院所將科研方向進一步聚焦,與光子產業形成更好的融通性。
但令蘇州“追光”者們自信的是,蘇州擁有16萬家工業企業,覆蓋35個工業大類、171個工業中類和505個工業小類,是國內工業體系最完備的城市之一,產業土壤向來是蘇州原創性引領性科技攻關的先天優勢資源。而這也是蘇州“追光”前行的動力所在。
發于2023.5.29總第1093期《中國新聞周刊》雜志
轉載請注明出處。