5月15日,湖北武漢,第二十屆“中國光谷”國際光電子博覽會,華工科技展位。(圖源:視覺中國)
從“一束光”出發,向世界貢獻“中國方案”,光谷著力打造世界級光電子信息產業集群。
5月15日至17日,坐標武漢,一場國際盛會吸引全球目光。
這場盛會便是至今已舉辦20屆的“中國光谷”國際光電子博覽會(以下簡稱光博會)。這一次,光博會還被首次納入聯合國教科文組織“國際光日”組委會全球系列活動,吸引12個國家和地區的390家頂尖企業參展,以及近200位國內外專家參會。
一批湖北企業攜硬核科技自信亮相,向全世界展現湖北之“光”的力量:刷新全球最低衰減紀錄的空芯光纖、全球最強光的200千瓦超高功率激光器、行業首款超高速AI光模塊、全球最薄400納米光刀技術、全球首片8寸硅光薄膜鈮酸鋰光電集成晶圓……
“這里展現的全鏈條自主性,值得全球更多公司學習。”光博會期間,瑞典皇家工程科學院院士、查爾姆斯理工大學教授彼得·安德雷克森在探訪多家鄂企后感嘆。
自1976年我國第一根光纖在光谷誕生,以之為原點湖北光電子信息產業不斷生根發芽,長成參天大樹,習近平總書記多次考察光谷并盛贊光谷光電子信息產業“獨樹一幟”。如今的光谷,已然是全球最大的光纖光纜生產基地,國內最大的光器件和激光研發生產基地、中小尺寸顯示面板研發生產基地,以及國內重要的集成電路產業集聚區。
2024年,湖北光電子信息產業規模突破萬億大關,成為全省第一大支柱產業。聚光成鏈、聚鏈成群。面向未來,湖北正著力打造世界級光電子信息產業集群,整體提升產業競爭力,加速推動“中國光谷”邁向“世界光谷”,加快建成中部地區崛起的重要戰略支點。
從追趕到領跑
光纖光纜產業規模雄居世界第一
“我們的光纖預制棒、光纖、光纜三大主營業務,已連續九年保持全球第一?!?月16日,在光博會長飛光纖展臺,長飛光纖執行董事兼總裁莊丹驕傲地說。
與中國光谷同歲的長飛光纖,見證了光纖光纜產業在這里起步和騰飛,親歷了從技術引進到領跑的歲月。
1988年,長飛光纖由原郵電部、武漢市和荷蘭飛利浦公司三方出資創建,成為國內最早進軍光纖光纜領域的企業之一。在國內無任何經驗借鑒的背景下,長飛光纖選擇了從技術消化吸收開始,引進歐洲先進的PCVD(等離子體激活化學氣相沉積法)工藝生產光纖預制棒。
埋頭苦干3年后,1991年,我國第一根量產光纖在長飛光纖成功拉出,結束了過往依賴進口光纖光纜建設國家光纜通信干線的歷史。如今,這根量產光纖已被國家博物館永久收藏。
不做“技術引進的制造工廠”,自主創新才是王道。為此,長飛光纖專門成立研發部,至少將年營收的5%投入研發并不設上限。
在PCVD工藝基礎之上,長飛光纖自主研發了VAD(軸向氣相沉積法)、OVD(棒外化學氣相沉積法)工藝,成為全球唯一掌握三大主流預制棒制備技術,并成功實現產業化的企業。光纖預制棒單棒的拉絲長度,已從2013年的7000公里增長到現在的10000公里,能同時滿足80億人通話,技術水平全球領先。
走出湖北,走到全國,走向世界。長飛光纖先后在印尼、南非、巴西、波蘭、墨西哥等6個國家,共建立8個海外生產基地,把“棒纖纜”賣到了全球100多個國家和地區,服務人群超30億人,累計交付超10億芯公里光纖……
技術創新永無止境,如何積極主動謀未來,助推湖北光纖光纜產業進一步增強產業競爭力,更好地服務支點建設?
長飛光纖的答案是,搶占下一代光纖技術制高點。在AI算力和大模型快速發展的今天,傳輸效率更高、時延更低的空芯光纖成了新方向。
目前,長飛光纖的空芯光纖,可做到單根光纖長度超20公里、最低衰減系數低至0.05dB/km(每km距離信號衰減功率值),刷新全球最低衰減紀錄。
“在下一代光纖領域,長飛光纖也已進入全球第一方陣。”莊丹自信地說,“公司將繼續攜手產業鏈合作伙伴,為全球光電子產業的進步貢獻長飛力量。”
從長江邊的“飛利浦”,一路成長為湖北的、世界的“長飛”,長飛光纖的逆襲之路正是湖北光纖光纜產業發展的縮影。
近5年來,中國信科集團先后6次刷新光傳輸世界紀錄。近期初步完成凈速率超5Pbit/s單模24芯光纖傳輸系統性能驗證,系統凈傳輸容量達5.26Pbit/s,相當于每秒傳輸642個1TB硬盤數據,再次創造單模多芯光纖傳輸容量世界紀錄。
長盈通以保偏光纖為代表的特種光纖,打破了國外廠商壟斷的局面,其保偏光子晶體光纖,單批次拉絲長度可達30公里,技術能力達到國際先進水平。而以保偏光纖等為原材料制成的光纖環,在實現國產替代的同時也在出海。
從“一束光”出發,湖北光纖光纜產業規模雄居世界第一,約占全球市場份額的25%、全國市場的50%,在世界光電子信息產業版圖上鐫刻“中國坐標”。
長飛光纖生產的全球最大尺寸光纖預制棒(企業供圖)
細分領域“多點開花”
激光產業華麗轉身
隨身攜帶一顆螺絲釘,是華工科技董事長馬新強多年來的習慣。作為一名激光行業的老將,他從不避諱這顆螺絲釘的出處。
“當年,我們不光要買核心技術,甚至連紫外激光器加固用的螺絲釘,都要從國外進口,3美元一顆?!瘪R新強說,“正是這顆螺絲釘提醒著我,我們國家要構建完整、現代化的工業體系,需要每一家企業摒除依賴,走自強奮斗的道路?!?/p>
和光纖光纜的發展路徑類似,作為我國激光產業的發源地,湖北激光產業也從“全球買”集成創新起步,走出了一條“全球賣”的自主創新之路。
積土成山,積水為淵。作為我國激光第一股,脫胎于華中科技大學的華工科技,帶領激光產業從實驗室走到市場。
國內首套高檔數控激光切割機床、首臺光纖激光器、首臺工業級紫外激光器……截至目前,華工科技累計創造了70多項“中國第一”。
獲得國家科技進步獎一等獎的汽車白車身激光焊接裝備,一舉打破國外近40年的技術壟斷,僅用43秒就可完成一臺新能源汽車的車身焊接,累計服務下線車輛超4500萬輛,國內市場占有率超九成。
可以360度旋轉,且能連續切割的三維五軸激光智能加工設備,再度沖出國外技術封鎖重圍,關鍵核心部件全部實現國產化,國內市場占有率超七成,并出口海外。
如今,華工科技的高端激光裝備等產品,每年以35%的增長速度“賣全球”,改寫了全球激光產業的格局。
產業發展壯大并聚集成群,從來不是一個企業的事情。在湖北激光產業鏈,企業從細分領域出發,各有分工、多點開花成為一種現象。
主攻高功率光纖激光器的銳科激光,相繼研發出我國首臺萬瓦連續光纖激光器,100千瓦、200千瓦超高功率光纖激光器等產品,結束了我國高功率光纖激光器依賴進口的歷史。
其中,200千瓦超高功率光纖激光器,被業界稱為“全球最強光”,在切割厚度達80厘米的“鋼疙瘩”時,如同切豆腐般光起“刀”落,創造全球首臺銷售應用、切割十萬級機型亮度第一、切割板厚和速度第一等多個全球第一。
目前,銳科激光已是我國最大的光纖激光器企業,國內市場占有率超過30%,全球市場占有率位居第二。
“在追‘光’的過程中,我們已經處于顛覆國外技術的階段?!变J科激光副董事長、總工程師閆大鵬感慨地說,“我們希望不斷通過技術引領、產業鏈整合和生態共建,助推湖北光電子信息產業集群變得更強。”
在鋰電池領域占據一席之地的逸飛激光,全球首創了“圓柱全極耳鋰電池激光焊接設備及其全自動組裝生產線”,該產線效率高、能耗低、產品良率高,上榜“第七批國家制造業單項冠軍產品”名單。在國內圓柱電芯裝配設備領域,逸飛激光市場占有率已超40%,居行業第一。
從一間小廠房起步,率先將激光技術引入光伏領域的帝爾激光,也在高效太陽能電池激光加工設備領域長期居于領先地位,以超80%的全球市場占有率穩居行業第一,并將研發中心設到了以色列、新加坡等多個國家和地區。
如今,湖北激光產業密度全國領先,僅上市公司就有7家。在華工科技、銳科激光等企業的帶動下,還為我國激光產品制定了國際標準?!昂痹臁钡募す馄鳎贩N占全國激光設備的70%以上,產值也占全國的半壁江山。
集聚三大顯示面板巨頭
續寫好“屏”如潮故事
今年2月,全球唯一量產的印刷OLED21.6英寸4K專業顯示屏,在武漢華星光電向客戶交付。十多年的研發成果,像印刷報紙一樣生產屏幕的技術,在這一刻有了具象化。
這在行業內引起了轟動。與傳統蒸鍍工藝相比,印刷OLED工藝把材料利用率從30%提升到95%以上,綜合成本下降50%。不僅如此,印刷OLED工藝還非常適合生產大屏,升級屏幕尺寸只需增加噴頭等設備即可。
“在蒸鍍工藝上,許多中國屏幕公司專利和供應鏈受制于國外。而印刷OLED作為一條新路,基本不會受到行業領先者制約,讓我們真正實現了核心技術全面掌控?!蔽錆h華星光電母公司TCL華星相關負責人介紹。
目前,在武漢華星光電印刷OLED產線,21.6英寸4K專業顯示屏的月產能為2萬臺,還在試產27英寸電競顯示器和14英寸筆記本產品。
自2014年起,武漢華星光電已投建多條中小尺寸顯示屏生產線,總投資額近800億元。其中,t3項目是全球最大的LTPS(低溫多晶硅)單體工廠,月產能為10萬大片,主要用于中高端手機、平板、筆記本電腦等,出貨量居全球第二。
不僅有武漢華星光電,還有天馬微電子、京東方,湖北已集聚三大顯示面板巨頭。早在2008年,天馬微電子就在武漢投建第4.5代TFT-LCD(液晶屏)項目,2014年再次投建第6代LTPS AMOLED項目,在智能手機、車載顯示、醫療顯示等領域,市場份額保持全球第一。
2016年,京東方落戶武漢,宣布建設當時全球最先進的10.5代液晶顯示屏生產線,總投資460億元,主要生產高端手機顯示及新興移動顯示產品。2018年投產后,月產能達到18萬大片。
三大顯示面板巨頭持續重倉武漢背后,有著湖北積極搶抓全球顯示發展機遇戰略布局的促動。借用TCL華星高級副總裁張鋒的話來說,“這里具備發展環境、技術創新、產業集中等優勢,中國光谷正向‘世界光谷’蝶變升級。”
于顯示產業鏈下游而言,這里有聯想集團全球最大、最先進的移動智能終端研發制造基地,最高日產智能終端設備14萬臺,一部智能手機或平板電腦從生產線上下線,平均只需0.6秒。而90%的高端旗艦手機顯示屏、100%的折疊手機柔性屏,都是用的“光谷造”。
與光電子信息產業共同成長,在顯示產業鏈的上下游帶動下,湖北成為全國最大的中小尺寸顯示面板研發生產基地,“十年磨一屏”的結果是收獲好“屏”如潮。
這一優勢將被鞏固,故事也將續寫。今年1月,由武漢華星光電牽頭,聯合華中科技大學等單位,幾方共同組建的武漢市新型顯示產業創新聯合實驗室正式啟動。
該實驗室將以“協同創新”為紐帶,以“技術突破和實現行業領先”為目標,圍繞未來顯示應用場景,從材料、LCD和OLED顯示器件,到新產品所需的檢測設備,致力于突破一批產業重大關鍵核心技術,產出一批新產品、新裝備、新工藝,助力湖北顯示產業鏈強鏈補鏈,力爭帶動湖北中小尺寸面板產值實現全球第一。
武漢華星光電生產的折疊屏(受訪者供圖)
拉通全產業鏈
打造集成電路產業集聚區
5月28日上午,隨著首片晶圓下線,總投資超200億元的長飛先進武漢基地正式投產。作為國內首座全智能化、世界一流的碳化硅器件制造標桿工廠,該基地一期項目系國內最大的碳化硅晶圓項目,將年產6英寸碳化硅晶圓和外延片各36萬片以及6100萬個功率模塊,填補湖北高端碳化硅器件制造的空白。
長飛先進武漢基地項目位于光谷科學島,定位為國際領先、國內技術最先進、產線最智能的第三代半導體標桿工廠。長飛光纖執行董事兼總裁、長飛先進董事長莊丹告訴支點記者,碳化硅晶圓下游產品將制成新能源汽車主驅芯片,相當于燃油車的發動機,為汽車提供動力。長飛先進武漢基地將成為全國頭部的碳化硅晶圓廠,一期產能可滿足144萬輛新能源汽車使用需求。
隨著汽車電動化、人工智能產業迅猛發展,以碳化硅為代表的第三代半導體材料正迎來發展的“黃金時代”。與傳統硅相比,碳化硅制成的芯片可在高壓、高溫下穩定工作。隨著新能源汽車充電電壓越來越高、充電后續航里程越來越長,碳化硅成為新能源汽車行業的“新寵”、全球爭相競逐的產業新賽道。原因在于碳化硅芯片可使汽車主驅重量減輕40%、體積減小30%、功率密度提升25%,還能使得能量轉換效率提升10%并降低電池成本。
長飛先進武漢晶圓廠總經理李剛告訴支點財經記者,新能源汽車主驅逆變器所用的碳化硅芯片過去主要依賴進口,公司產品投產后將可實現國產替代。
“基地剛投產,首款芯片良率就達到97%,達到國際先進水平。”李剛透露,這得益于基地在全球率先部署了A3級別天車系統,可實現自動生產、自動搬運和自動派工。1.2萬平方米的車間內,僅需20多人即可保障生產線運轉。目前該基地已與全球頭部車企開展合作,未來數月將開啟量產交付。
在化合物半導體領域,湖北還有九峰山實驗室。這家正式運營同樣不到3年的實驗室,誕生了多個全球及全國首創:全球首片8寸硅光薄膜鈮酸鋰光電集成晶圓、全球首片8英寸硅基氮極性氮化鎵襯底、全國首個100納米高性能氮化鎵流片PDK平臺……
一端牽科研,一端連產業。作為國內為數不多的公共、開放、中立、共享的科研平臺,九峰山實驗室致力于與產業鏈各龍頭企業通力合作,以“用”為導向布局開發共性技術,推進國產半導體材料、設備等的驗證工作,打造化合物半導體中試平臺。
比如,華工科技研制的首套高端半導體晶圓激光切割系列裝備,就借助九峰山實驗室平臺通過了中試驗證,獲取測試報告的設備已成功導入下游企業。
九峰山實驗室主任丁琪超介紹,目前實驗室已吸引500多家企業和科研機構尋求合作,多項重大科技成果走出實驗室投入量產。“我們希望通過九峰山實驗室的平臺,搭建從技術開發到成果轉化的橋梁,帶動化合物半導體產業鏈上企業成長,共同點燃創新的‘火苗’?!彼f。
在集成電路領域,湖北不僅有冉冉升起的“新星”,還有已在市場拼出一片天地的“老將”,估值已超1600億元的長江存儲。
早在2017年,長江存儲就通過自主研發和國際合作相結合方式,成功設計制造了我國首款3D NAND閃存;2019年,搭載自主創新Xtacking?架構的第二代64層三維閃存芯片正式量產;僅7個月后,第三代128層三維閃存芯片也研發成功,這是全球首款128層QLC閃存。
如今,長江存儲的三維閃存芯片已更新到第五代,公司也成為我國大陸規模最大的NOR Flash(非易失閃存技術)制造廠商,晶圓累計出貨量已超130萬片。
良好的產業生態,又吸引了一批高成長性集成電路公司落戶湖北。就在今年,杉數科技、此芯科技、君原電子等多家企業,紛紛簽約落戶光谷,設立研發機構及產線。
圍繞集成電路布局,湖北已基本形成以存儲芯片為核心,以光電芯片、傳感芯片、車規級芯片為代表的集群,拉通涵蓋核心設備、零部件、關鍵原材料、EDA軟件、晶圓制造、封測、模組等全產業鏈,成為國內重要的集成電路產業集聚區。
長飛先進武漢基地生產車間(受訪者供圖)
培育千億級科技巨頭
2035“世界光谷”要沖2萬億
數十年的追“光”歷程,湖北取得的成績令人矚目。
面向未來,湖北省經信廳黨組成員、副廳長郭波表示,作為我國光電子信息產業的重要發源地,湖北將舉全省之力突破性發展光電子信息產業,加快打造世界級光電子信息產業集群,推動“中國光谷”加速邁向“世界光谷”,成為我國光電子信息領域參與全球競爭的標志性品牌。
國家制造強國建設戰略咨詢委員會主任、中國工程院院士周濟認為,對標已經形成世界領先光電子信息產業集群的硅谷,世界級光電子信息產業集群應具有世界領先的產業規模和產業集聚程度,擁有一批世界級領軍企業和大量專精特新中小企業等特征。
周濟表示,“世界光谷”是建設世界級光電子信息產業集群的關鍵所在,但目前建設任務仍然任重道遠,特別是企業集聚規模和企業主體活力需要補足。其中,在產業集聚方面,到2035年,“世界光谷”光電子信息產業規模,要從現今的6000億元增至2萬億元。
他建議,一方面,要繼續鞏固和壯大光通信、激光、光電顯示、集成電路等現有優勢產業;另一方面,要對具有重大發展前景的產業進行前瞻布局,包括光電感知及智能傳感、生物光電子及智能醫療器械與裝備產業、汽車智能光電子產業等,重點推進人工智能賦能光電子優勢特色產業。
國際光學工程學會會士顧波指出,將人工智能技術與光電子技術結合,不僅能在中國“獨樹一幟”,更將在世界占據一席之地。
中國工程院副院長鄧秀新認為,當前,光電子信息產業已進入蓬勃發展和交叉融合創新期。
在培育世界級領軍企業方面,國務院發展研究中心研究員李廣乾表示,這意味著要誕生出眾多千億級甚至萬億級、具有國際競爭力的科技公司。
企業自身也在有意識地向“千億級科技巨頭”靠攏。中國信科集團,旗下已有烽火通信、光迅科技、信科移動、大唐電信、理工光科、長江通信6家上市公司,產業范圍涵蓋光通信、光電子和集成電路、智能化應用等領域,年銷售額規模突破600億元。
長飛光纖秉持多元化戰略,通過并購控股光器件與光模塊上市公司博創科技,與多家基金投資公司聯合投資第三代半導體領軍企業長飛先進,與上市公司寶勝股份成立合資公司布局海底光纜等業務,年營收已超百億元。
年營收同樣達到百億級的華工科技,在激光主業之外積極探索新技術、新市場、新領域,瞄準智能制造裝備、光聯接與無線聯接、傳感器等業務,不斷完善光電子信息產業鏈布局。
建設世界級光電子信息產業集群,可謂天時地利人和。千軍萬馬,未來可期。
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