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光器件及芯片:我國光通信由大變強的關鍵

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光器件及芯片:我國光通信由大變強的關鍵

發布日期:2017-07-24 作者: 點擊:

 隨著雲計算、物聯網、移動互聯網等應用的發展,急劇增長的數據流量對帶寬提出越來越高的要求。近兩年,“寬帶中國”戰略和加快建設網絡強國戰略相繼提出,光通信作為最為重要的信息通信基礎設施之一,在支撐我國社會信息化、寬帶化建設和網絡強國方麵的作用日益凸顯。我國光通信產業經過數十年的發展,產業鏈布局比較完整,產業規模和產品種類不斷擴大,競爭力持續提升,國內企業尤其是華為、中興、烽火等設備商已充當起全球光通信產業的中堅力量。然而不容忽視的是,我國光通信產業“大”而不“強”,產業鏈發展不均衡,特別是位於產業鏈源頭的光器件及芯片,與發達國家相比存在較大差距,已成為製約我國光通信長足發展的關鍵瓶頸。

         產業發展現狀 :企業群體薄弱,核心技術缺失,產品結構不合理

         光器件及芯片以技術創新為主導,企業和產品的技術實力是衡量產業競爭力的重要指標。從全球範圍來看,美國、日本是主要的研發基地,位於產業發展最前端,在技術水平、研發投入、知識產權方麵均處於領先地位,擁有規模優勢。我國光器件及芯片企業近年來已取得一定進步,占全球20%~25%的市場份額,光迅、海信已躋身全球光器件市場份額排名前十強。然而,我國光器件及芯片企業整體實力仍然偏弱,產品結構不夠合理,大部分企業徘徊在中低端領域,同質化嚴重,主要依靠價格優勢維持生存。在技術含量和附加值較高的如10G以上速率的有源光器件、100G光模塊等高速產品方麵,核心技術缺失,商用化進程緩慢,真正具備材料外延生長、管芯製作等全套工藝線,以及從芯片到器件到模塊垂直集成能力的企業屈指可數。上遊材料和芯片的薄弱導致相應的光器件、組件及模塊發展受到製約,不僅高端產品依賴進口,甚至部分中低端產品亦無法實現完全國產化,采購渠道受日、美等控製。此外,一些國外知名光器件及芯片企業為了降低成本和把握中國快速增長的市場需求,紛紛將研發、生產、封裝測試以及銷售環節向中國轉移,進一步擠壓了國內企業的市場空間。  

         產業落後原因 :技術、人才、政策、資金、環境

         光器件及芯片技術含量較高,具有研發投入大、回報周期長等特征。領先國家中,日本起步較早,知識產權保護意識較強,基礎研究超前,技術儲備雄厚;美國在光器件方麵發展相對較晚,但擁有人才、資金、環境優勢,企業善於通過並購重組實現階躍式發展,並借助資本市場做大做強,發展異常迅速。

       我國光器件及芯片企業在技術、人才、政策、資金、環境等多個方麵與國外領先企業存在較大差距。第一,技術落後是根本原因。我國在有源器件和高端產品方麵長期缺乏積累,如今麵對係統速率、器件集成度日益提高,工藝越來越複雜,技術產品升級換代加快,更顯趕超乏力。另外,對於光器件長期發展戰略規劃重視不足,通常在市場成熟後才進入,這就不得不麵對國外產品已實現低價規模化發展的殘酷競爭。第二,人才缺口尚待填補。高層次創新型人才整體水平與發達國家有較大差距,海外人才引進與本土人才培養均有待加強。第三,融資渠道有限。國家對光器件領域的扶持政策較多集中在規劃層麵,資金投入有限且投入形式分散;國內的風險投資尚不成熟,新興光器件芯片企業較難獲得青睞;上市融資方麵,國內僅有少數幾家上市企業。而高端產品研發需要高投入、長周期,國內企業以中小民營企業為主,無力籌措巨額資金,主要依靠控製成本、提高良率和擴大產能生存,低利潤水平使其自我供血不足,逐漸失去尖端技術研發能力。第四,產業環境整體不佳。我國光器件芯片企業群體薄弱,在技術研發、信息獲取等方麵存在不足。另外,設備商對高端國產器件的認可尚待時日,上下遊公司間的高端合作有限,同時運營商采購政策導致價格戰不斷,低價薄利使光器件芯片企業的生存空間被不斷擠壓。

        技術發展趨勢 :光子集成大勢所趨,矽光子將承擔重要角

        光子集成(PIC)技術相對於目前廣泛采用的分立元器件,在尺寸、功耗、成本、可靠性方麵優勢明顯,是未來光器件的主流發展方向。

        近年來,隨著技術的逐步積累以及產業需求的升溫,PIC進入較快發展時期,中小規模PIC已經成熟並取得廣泛商用,大規模PIC集成度已達到數百個元器件。PIC技術和產業的參與企業涵蓋係統設備商、光器件芯片製造商、綜合服務提供商、半導體Foundry等多個領域,麵向電信和數據兩大應用市場。

        在材料方麵,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現通信波長大規模單片集成的材料,未來仍具有一定發展潛力,代表性產品是Infinera的高速光發射、接收芯片。然而,磷化銦屬於稀有材料,外延片尺寸較小,在低成本和大規模生產能力方麵受到一定限製。另外,矽光子可將CMOS集成電路上的投資和技術經驗應用到PIC領域,有效降低成本,提高生產效率,已成為未來PIC重要技術方向之一。矽光子的代表性技術產品如Luxtera的AOC芯片、Cisco的CPAK光模塊、Acacia的相幹CFP光模塊,以及Intel致力研發的混合集成激光器和芯片級光互聯技術等,國內也有少數企業涉足,但規模有限。矽光子技術在光源方麵尚無可行的技術路線,目前以混合集成和短距應用為主,正不斷發展成熟,未來將承擔重要角色。

        產業發展趨勢 :挑戰衝擊不斷,產業鏈整合加劇,競爭格局將持續演化 ,在光通信全產業鏈中,光器件及芯片麵臨多重挑戰。

        一方麵,華為等係統設備商不斷介入芯片、模塊領域,對上遊廠商形成巨大衝擊,催生著產業新格局。另一方麵,板上集成(BOSA On Board)等新技術的湧現也對光模塊構成重要威脅。

         麵對上遊企業的分分合合,沒有核心芯片技術的器件、模塊商將備受擠壓,可能麵臨因供應商被收購導致元器件斷貨的重大風險。在光器件及芯片細分領域,全球範圍內廠商眾多、集中度低,市場份額相對比較分散。近年來並購潮迭起,大型企業加速向上遊芯片滲透的一體化垂直整合模式演進;產業鏈整合亦不斷加劇,逐漸向研發、製造高度集中化方向發展。

         並購是國外光器件企業運用最頻繁、效果最明顯的擴張方式,目前並購重組的主角多為美國廠商,集中度及競爭能力的提升進一步增強了規模優勢。以光迅、華為為代表的國內企業近年來也開啟了全球化並購篇章。未來,提高橫向及縱向整合能力是全球龍頭光器件企業的長期戰略,產業競爭格局將持續演化。

        光器件及芯片具有產業群體性強、技術壟斷性強、研發投入大、回報周期長等特征,其發展不僅僅是幾家企業的突破,更需要良好的產業基礎做支撐。我國雖擁有全球最大的光通信市場,優質的係統設備商,但僅靠市場力量難以有效解決光器件及芯片落後的本質問題。國家、社會、產學研各方應形成合力,將光器件及芯片發展作為戰略部署的優先行動領域和搶占光通信產業競爭製高點的重要舉措,突破我國光通信產業的本質薄弱環節,助力我國光通信產業由大變強。


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