作者:張介嶺 香港商報前董事總經理 太和智庫高級研究員
據《未來市場洞察(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,預期複合年增長率5.8%,麥肯錫最新報告預測,到2025年,光子學系統市場預計將增至近2萬億美元。
半個多世紀以來,半導體行業一直遵循著「摩爾定律」快速發展。然而,近年來,積體電路發展已逼近物理極限。隨着光子集成技術的異軍突起,光子產業越來越被視為未來資訊產業的基石,成為各國戰略布局的重點產業。
歐洲在發展光學技術方面歷史悠久,具有成熟的產業體系。2020年3月,歐盟發布的產業戰略規劃強調了在歐盟單一市場至關重要的領域實現戰略自主的必要性,光子學被視為可望為歐洲市場提供彈性、避免對外過度依賴的關鍵技術之一。
前年5月,歐盟更新了產業戰略。通過對光子學、先進材料、先進製造、人工智慧、大資料、雲計算、工業生物技術、物聯網、微納電子技術(包括半導體)、交通資訊技術、納米技術、機器人技術和網絡安全等領域的國際對比分析,發現歐洲企業在先進製造領域保持技術領導地位,是全球生產線的關鍵推動力。同時,在先進材料等領域歐洲也有一定的技術優勢。
值得注意的是,新版產業戰略還強調產業發展目標應充分考慮新冠疫情後的新情況,從危機中汲取教訓促進經濟復蘇,增強歐盟戰略自主權,推動經濟朝更可持續、數位化、具有韌性和全球競爭力的方向轉型,並將研發與創新作為經濟轉型的關鍵推動因素,強調歐盟必須與產業界、各成員國及其他利益相關者建立新的夥伴關係,圍繞共同願景支持產業研究和創新。
除提高歐盟單一市場彈性、加速綠色與數位化雙重轉型之外,新版產業戰略的優先事項還包括降低歐盟對域外產業與技術的依賴,「戰略自主」已成為社會各界耳熟能詳的「熱詞」。
今年4月,歐洲技術平台「Photonics21」發布了新版《新視野: 通過光子學確保歐洲的戰略自主權》戰略規劃。與2020年發布的上份報告一樣,這份研究報告強調了光子學作為歐盟委員會正式確定的六項 「關鍵使能技術」之一的重要性,呼籲歐洲必須在關鍵經濟部門實現 「戰略自主」,建立歐洲工業在全球的競爭力。
數據顯示,歐洲光子產業在全球排名第二,為歐洲製造業提供了關鍵的競爭優勢,在推動歐洲實現戰略自主方面發揮著關鍵作用。即便如此,歐洲依舊具有強烈的危機意識。去年10月10日至12月20日期間,「Photonics21」與「歐洲光子學產業聯盟(EPIC)」對112家歐盟光子企業調查顯示,歐洲實現「戰略自主」的一個重大潛在障礙是對海外供應鏈的過度依賴,尤其是在新冠疫情爆發和烏克蘭危機中,這種依賴非常明顯。
首先,供應鏈對外依存度高。有53%的受訪企業承認須依賴「來自中國的關鍵貨物來源」;65%的受訪企業稱歐洲不能提供生產所需的關鍵物資;80.4%的受訪企業面臨重大供應鏈問題;近90%的企業生產中斷的主要原因源於全球供應短缺和物流延誤。此外,供應輸入端的的關鍵瓶頸是微電子、光子半導體、光學元件、基本原材料和設備。其中,光學元件短缺涵蓋光纖、光纖透鏡、反射鏡、濾波器和LED等產品。
第二,重要產業恐受影響。歐洲光子產業供應鏈的脆弱性可能對歐洲醫療保健,如X光、CT、核磁共振等醫療成像技術,製造業,如雷射切割、焊接和QA/QC(品質分析控制)等精密製造工藝,國防與安全,如高技術監控系統、夜視設備和定向能武器,電信,如高速傳輸大量資料光纖網絡,以及汽車,如顯示器、LED照明,以及用於自動資料獲取系統(ADAS)和自動駕駛的各種感測器等主要工業部門產生嚴重的連鎖反應。
第三,不惜出高價求貨源穩定。97%的受訪企業表示,願意支付更高的價格,在歐洲採購至少一些關鍵原料,確保貨物供應可靠,而不是一味依賴海外供應商。
據此,報告建議歐盟採取以下行動保障供應鏈安全:一是從上游入手就重點產業和技術的關鍵材料和元件實施歐洲戰略,保障歐洲光子供應鏈安全。二是鼓勵歐洲在光子元件領域加大研發和原型設計力度。三是與志同道合的國家建立夥伴關係,建立安全可靠的光子供應鏈。四是在下游與特定工業市場建立戰略供應鏈聯盟,確保先進光子元件和系統的供應安全。
這一堆文字釋放的信號很多,其中很重要的一項就是實事求是,直面軟肋,推動改變光子產業供應鏈對外過度依賴的現狀,這對中國相關產業可能造成的衝擊值得關注。歐盟尋求減少對外依賴由來已久。如在光伏領域,歐盟委員會早就表示,將允許對歐洲太陽能和其他可再生能源產能提供更多補貼。一些歐洲國家已開始押注本土項目,通過與歐洲和北美供應商建立新的夥伴關係減少對中國的依賴。
據統計,中國光子產業的全球市場份額已從2005年的10%增長到2019年的30%,光子產業複合增長率保持着10%以上的高增長速度,產業規模和產量已領先於歐洲、北美、日本、韓國和中國台灣地區,產業規模位列全球第一。可以說,中國已建成全球最大、最完整的光通信產業體系,光通信設備、光模組器件、光纖光纜等部分關鍵技術居於世界領先地位,與西方國家在光學技術領域基本處在同一起跑線上。
然而,必須看到,中國光子晶片行業還未形成成熟的設計、代工、封測產業鏈,仍面臨製造工藝和器件稀缺等技術難點。迄今為止,尚無任何一個國家形成光子集成生態,光電子晶片的核心技術壁壘還未形成。在全球光子產業生態和應用生態尚未完全形成之際,如何抓住機會在後摩爾時代後發制人還有許多工作要做,尤須揚長補短,在底層光器件及高集成、高速率、大容量的光晶片等核心技術方面積極攻關,改變仰人鼻息局面,才可能實現與西方國家「並跑」,乃至「領跑」光子產業。
群雄逐鹿,中國能否聚勢破圈,形成國際競爭新優勢,主導全球光子產業生態體系建設,關鍵在於能否乘勢而上,打贏關鍵核心技術攻堅戰。香港基礎研究實力雄厚,有5所大學進入世界百強,香港的科技力量也是國家創新體系的重要組成部分。毫無疑問,對香港而言,如何利用自身科研、技術和人才資源優勢,深化與內地的產學研合作,在光子晶片這樣最具先導性、基礎性的新興產業上主動作為,在技術攻關、人才培養等方面助推國家科技強國是一篇大文章。