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陕西“追光”

——我省光子产业发展观察
来源:当代陕西 发布时间:2024-03-07 17:45 作者:本刊记者 杜深华

近年来,为深入推进特色现代化工业体系建设,高效精准开展重点产业链提升工作,陕西建立了由省领导担任链长的“链长制”工作推进机制。由省委书记担纲产业链链长的“光子产业”就是其中之一。

在西安举行的2023光子产业暨硬科技成果转化论坛上,省委书记赵一德为新成立的光子产业链党委授旗。论坛上,陕西光子产业“追光计划”正式升级启动“跃迁行动”,总规模达20亿元的“陕西光子产业强链基金”正式签约。陕西将向具有全球影响力的光子产业生态高地的战略目标加速前进,打造千亿级光子产业集群。

对“光子”的前瞻布局可追溯到2021年,陕西提出“追光计划”,是国内首个布局光子产业的省份。仅仅两年,陕西光子产业便启动“跃迁行动”,正式进入光子“2.0”时代。目标是到2026年打造成全球光子技术领先的原始创新高地、国家光子产业发展主阵地和具有全球影响力的光子产业生态高地,核心产业规模突破1000亿元。

这一系列大动作传递的信息是:光子产业,正被陕西视作“换道超车”的新机遇。中科创星创始合伙人、陕西光电子先导院执行院长米磊说:“新发展阶段,我们既要在电子芯片领域尽快补短板,也要尽早在光子芯片等新赛道布局发力。双管齐下,抓住新一轮科技革命和产业变革的机遇,未来才有望实现‘非对称赶超’。陕西有条件有能力在这一新兴产业下好先手棋。”

“消费光子”时代已到来

究竟什么是光子产业?这要从人类利用光子的方式说起。

米磊解释说,操控电子可以为人类提供两类服务:一类是利用电子传递能量,也就是电能;另一类是利用电子传递信息,并进行存储、计算,也就是集成电路。人类利用光子的思路与电子类似,同样可以分为这样两类。

陕西光电子先导院工作人员进行芯片电性测试

比如激光器核心零部件——高功率半导体激光芯片,就是操纵光子能量,重要应用领域便是工业,如光刻机、激光切割、激光焊接、激光3D打印等。

另外,人们也可以操纵光子传输信息,并进行信息存储、计算,这便与现有的电子传输与集成电路形成对应关系。众多场景需要海量数据进行高速高带宽低延时传输,光纤光缆中传递的便是半导体激光信号。大算力需要高速低功耗运算,而光子计算是突破方向,在传输信息时,光子具有极快的响应时间,信息速率可以达到几十个TB/s(太比特/秒)。此外,光子具有极高的信息容量,比电子高3~4个量级,且光子具有极强的存储和计算能力,可以进行超低能耗运算,1bit信息的能耗,光子器件比电子器件低三个数量级。

“如同电子技术赋能人类带来的革命性改变一样,光子技术也必将带来类似的改变。”米磊说。

省工信厅副厅长黄新波表示,光子产业是高端制造业的核心,也是未来整个信息产业的基石。凭借其技术壁垒高、产业带动性强的特性,光子技术目前被广泛应用于通信、芯片、计算、存储、显示等各个重要领域。从显示器到数据通信,从智能终端到超级计算,光子技术对整个产业都在进行赋能和推动,发挥着越来越重要的作用。

其实,光子技术已经渗透进各行各业,应用于生活的方方面面,形成了不同的细分方向。如光通信,光纤网络入户已经很普遍;光传感,这是如今已广泛搭载于车辆的激光雷达的底层技术;还有光医疗,人们熟悉的治疗近视进行的激光手术即属此列。目前,光子产业可划分为上游的光子材料、中游的光子芯片、器件、模块,以及下游的设备、系统和产业应用。

光子技术贡献的产值已经相当可观。据国际光学工程学会统计分析,2012年世界各主要经济体光子产业的总营收为1.5万亿美元,到2021年光电产品全球年收入超过2.1万亿美元,九年增长40%,年复合增长率为3.9%。随着“消费光子”时代的到来,将催生超过10万亿美元的巨大市场。

我国光子产业发展始自上世纪90年代。2021年,“信息光子技术”被列为“十四五”国家重点研发计划重点专项。

陕西牢牢把握住这一机遇。据省工信厅相关负责人介绍,通过全链条布局“追光计划”,两年多来,陕西光子技术企业已增至300余家,初步形成光子产业生态体系。2022年,全省光子产业产值同比增长超50%,营业利润同比增长接近一倍。

陕西“光子家底”厚实

陕西光子产业的发展历程可追溯到上世纪六、七十年代。为解决用于核爆试验必需的高速摄影和耐辐射光学材料问题,当时的二机部和中国科学院决定在西安建立一个以承担核爆试验光测任务为主要方向的研究所,并在1962年建立了中国科学院光学精密机械研究所西安分所(西安光机所前身)。陕西应用光学和光子学开始孕育发展。中国科学院西安光机所首任所长龚祖同院士提出的“光子结构论”和发展“光子学、光子技术”的观点,受到了钱学森、丁肇中等著名科学家的充分肯定和积极支持。此后,陕西在光子产业领域一直保持着技术领先优势,并不断推出创新型成果。

陕西光电子先导院生产线

显著的科教优势和完备的工业体系成为陕西发展光子产业的“雄厚”家底和十足底气。作为全国重要的光子技术研发基地,陕西拥有以中科院西安光机所为代表的一批国家级和省级重点实验室、工程技术研究中心。陕西省科学院联合西安光机所和西安交通大学、西安电子科技大学、西北工业大学、西北大学、空军工程大学等共同组建了陕西省光子产业创新联合体。“追光计划”主要牵头实施单位之一的西安中科光机投资控股有限公司以秦创原创新驱动平台为支撑,创建光子产业创新团队。这一团队牵头建设的陕西省光子产业共性技术研发平台,主要是为推动产业共性关键技术攻关及重大科技成果产业化应用;同步建设的先进光子器件工程创新平台,为高速成长的创新主体提供特色研发中试、检验检测等服务。

产学研互动是全省光子产业从小到大、加速发展的基石。陕西承担的中科院“大规模光子集成芯片”战略科技先导B专项,由中科院西安分院院长赵卫担任首席科学家,致力于开发集成器件大于2000的大规模光子集成芯片,并最终实现15408个器件的大规模集成,集成规模世界领先,相关成果成功实现技术就地转化,为陕西发展大规模光子集成芯片产业提供了良好基础。

2016年,作为中国首个专注于硬科技创业投资与孵化的专业平台,中科创星设立了国内首只光电芯片基金——“陕西先导光电集成创投基金”,基金总规模10亿元,主要围绕消费光子、光子集成芯片和光电应用产业进行布局和投资。

“我们为什么看好陕西?对于光子产业的发展,最主要的就是人才、技术和资金。可以看到从材料到设计到系统,陕西光子全产业链正在逐渐完善。这里有非常好的教育资源、研究所和硬科技投资机构,使产业发展的关键要素能够很快集合成势,我非常看好光子产业在陕西的迅速成长和发展前景。”北京锐思智芯科技有限公司创始人邓坚的感受是大多数科技企业家的共同心声。这也展现了近年来陕西在推进光子产业发展中焕发出的前所未有的“吸引力”。

资助政策在系统集成上也非常“硬核”。据省工信厅相关负责人介绍,为确保“追光计划”顺利实施,陕西推出“六个一”重点举措,即建立一套“链长制”工作机制;设立一支光子产业补链强链基金,为光子企业提供金融助力;成立一个陕西光子先导创新中心,统筹布局,顶层规划;建设一个光子产业创新中试平台,为光子企业提供从研发设计到小试中试再到工艺代工的全面平台服务;打造一个光子产业发展空间载体,为光子产业集群提供空间承载;出台一套光子产业专项政策。通过实施“链长制+中心+基金+平台+聚集区+政策”的六位一体方案,使全省快速形成“光子航空母舰(上市企业)+附属舰队(小巨人企业、雏鹰企业)”为一体的光子产业航母,有力提升光子产业竞争力。

成立于耶鲁大学的赛富乐斯半导体科技有限公司,是一家全球领先的量子点Micro-LED产品及解决方案提供商。2017年5月,这家硬科技企业正式落户西安,目前团队累计申请核心专利98项,并获得高新技术企业证书,现已成功实现量产。公司CEO陈辰说:“我们考察了国内外很多地方,西安提供的设备是很多地方都提供不了的,可以说硬实力在全国首屈一指。”

“‘追光计划’的实施加速了光子企业有效聚集,促进产业链环环相扣,推动产业链上下游企业融通发展,形成创新链共享,产业链协作的融通发展,提高了陕西光子产业链的稳定性和竞争力。”黄新波表示。

“陕西发展光子产业最大的优势就在于光子利用技术及其产成品的积累。有的研发机构在十几年前就开始深耕细作。”西安和其光电科技股份有限公司董事长张文松说。

研发实力、产业链、人才资源……陕西已经将这些优势嫁接至光子产业。

光子产业量质齐升

“‘追光计划’带来最显著的变化应该是陕西光子技术企业数量快速增长、规模持续扩大。”张文松说,以前光子领域的企业,年产值过亿的不多。但是近两年,已经出现产值实现十几亿元的企业。对于科技型企业来说,实现这样的增长殊为不易。

成立于2011年的和其光电,是中科创星孵化的一家高科技公司。和其光电“十年磨一剑”自主创新研发和量产的变压器绕组温控及半导体制造业红外测温系列产品,不仅实现国产化替代,而且出口至40多个国家。“现在我们研发的产品有着稳定的海外市场。”张文松说,“2023年上半年,公司产值同比增长60%,预计到年底,将增长100%。

研发人员进行涂胶显影实验

目前,陕西光子技术企业已增加至300余家,初步形成光子产业生态体系。其中,立德红外、和其光电、奇芯光电等15家企业被认定为国家级专精特新“小巨人”企业;西安导引科技、西安立芯光电等13家企业被认定为陕西省专精特新“小巨人”企业;奇芯光电等11家企业获批2022年陕西省“瞪羚”企业;炬光科技、莱特光电、源杰半导体相继在科创板上市,踏上上市之路的企业不断增加。新的光子产业集群正在快速形成,并不断壮大。

发展产业集群,政府重要的工作在于完善产业生态,其中产业载体是重要组成。“作为陕西光子产业第一高地的西安高新区大力发展光子芯片、光子制造、光子传感三大产业集群,初步形成光子产业生态体系。”西安高新区工信局局长任俊峰介绍,在“追光计划”布局下,西安高新区2022年实现光电子产业集群规上工业总产值1347.6亿元。2023年8月,西安高新区光子传感园正式动工兴建,这对于实现光子产业链上下游企业融通发展至关重要。

业内人士认为,两年多来,陕西光子技术企业之间形成了一定的供应链关系,尤其是在光子产业链上游,已基本形成集群化发展。但陕西光子技术企业及其生产的产品集中在产业链上游,且产品主要销往东南沿海地区,光子产业总产值增长不快。

“升级后的‘跃迁行动’将通过打造新型研发机构;光子研发、中试产线升级;倍增百亿光子产业基金群;打造新的光子聚集区等系列措施,进一步抢抓住新一轮科技革命窗口期,推进光子产业集群高质量发展。”黄新波表示。

现在,走进位于西安高新区的陕西光子产业发展集聚区——曲率引擎硬科技企业社区光子芯片园、光子制造园,50余家光子技术企业正加紧新技术研发、新产品生产、新项目建设。

光子产业是应用广泛的战略高技术产业,也是高端制造业提质增效的核心关键。如今,令“追光”者们自信的是近年来陕西加快产业链重点项目布局,现代化产业体系建设蹄疾步稳。2021年和2022年,全省高技术制造业增加值同比分别增长17.1%和7.3%,装备制造业增加值同比分别增长12.8%和12.7%。产业土壤是陕西原创性引领性科技攻关的先天优势资源。而这也是陕西“追光”“跃迁”的动力所在。

责任编辑:刘洁玉

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