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3) 中国光器件技术和行业的发展现状
中国十分重视光通信器件的研发,通过国家高新技术发展计划安排专题,组织技术攻关,跟踪国际先进技术等措施的实施,极大地推动了光通信器件的研究开发和产业化工作。从国家到省市各级政府充分调动各种资源,积极营造了良好的发展环境和条件,在技术开发和产品开发领域,中国的企业已经掌握了大批关键技术,某些项目的研发能力已接近国际先进水平,具有自主知识产权的高端光通信器件技术与产品已在光网络中得到广泛应用,光器件产业逐渐向中国转移,中国已成为全球光器件的重要生产销售基地。但在产业链结构和产业整体水平上与国际先进水平还有很大差距。中国在光器件领域远远落后于欧、美、日等国家,居前10位的光器件供应商中,只有武汉光迅科技股份有限公司排在全球第5位,仅占全球市场份额的5%(图5),其他中国厂商的市场份额均非常小,绝大多数不到1%。面对拥有全球最大光通信市场、最完整产业链、优质光系统设备厂商的中国市场,这样的市场份额显然是不相匹配的。
图5 2015 年全球光电子器件企业排名
在通信光电子器件的基础理论研究方面,中国与国外先进水平相比差距不大。但关键工艺技术的好坏和装备条件平台的薄弱是制约中国通信光电子器件研究开发和可持续发展的“瓶颈”,在相关器件的关键技术方面的突破与掌握能力、器件工艺的研究和创新能力、工艺技术研究的关键装备条件水平等方面与国际先进水平存在一定差距。
虽然中国关于通信光电子材料、芯片与集成技术的基础理论研究和基础工艺在高等院校和一些专门的研究院所开展得较为充分,但同样由于工艺技术和装备条件水平的限制,一些基础理论与工艺的研究与实际应用严重脱节,缺乏足够的针对性和实际指导意义,导致国内前沿研究成果多、而成果转化和推广应用少的矛盾十分突出,中国通信光电子器件的“空芯化”问题非常严重。而且与国外先进水平相比,近年来有差距越来越大的危险趋势。
光通信市场需求高涨也带来了对上游芯片产品的需求。中国市场的光通信芯片主要依赖其他国家供应商。目前,在芯片领域已经有少数中国企业取得了突破,武汉光迅科技股份有限公司和河南仕佳光子科技有限公司能提供商用无源AWG及Splitter芯片;武汉光迅科技股份有限公司、海信集团有限公司、华工正源光子技术有限公司能生产10 Gbit/s 以下速率的有源芯片,但25 Gbit/s有源芯片,包括VCSEL、DFB、EML、PIN、APD,全部依靠进口。华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司等设备厂商及一些领先的光器件企业也在进行芯片研制。中国在芯片领域取得了一定的突破,但是还没有形成规模,以中低端芯片为主。由于在光通信芯片方面主要依赖进口,因此中国光器件企业在市场需求高涨的同时利润空间并不大,芯片成为下游企业竞争力的一个制约因素。中国光通信芯片产业未来发展可能会是来自下游的光器件和系统企业向上游延伸发展,垂直整合,研制芯片。在上游的芯片和下游的系统设备领域均比较集中的情况下,光器件厂商有较强的动力向上游拓展,一些实力较强的光器件厂商将会在上游取得突破。
中国的光电子器件企业拥有自主知识产权的高端核心技术不多,对国外芯片和特种材料的依赖性较大,具有核心竞争能力的产品较少,企业整体实力仍然偏弱,产品结构不够合理,同质化严重,所提供的产品也多集中在中低端,产品附加值不高,国际市场竞争能力和盈利能力还有待提高。虽然有些器件制造企业具有一定的生产规模,但是产业持续发展的技术和工艺基础较为薄弱,不少企业不得不依靠在中低端产品方面的恶性价格竞争和低廉的劳动力成本来艰难地维持生存,并逐渐沦为缺乏核心技术、没有自主品牌、给其他国家公司打工的OEM工厂。在技术含量和附加值较高的如10 Gbit/s以上速率的有源光器件、100 Gbit/s光模块等高速产品方面,核心技术缺失,商用化进程缓慢,真正具备材料外延生长、管芯制作等全套工艺线及从芯片到器件、到模块垂直集成能力的企业屈指可数。上游材料和芯片的薄弱导致相应的光器件、组件及模块发展受到制约,采购渠道受日、美等国家控制。此外,一些国际知名光器件及芯片企业为了降低成本和把握中国快速增长的市场需求,纷纷将研发、生产、封装测试及销售环节向中国转移,进一步挤压了中国企业的市场空间。
对于高端光器件技术,基本上都掌握在国外厂商手中,中国的光通信厂商虽然也在加强这方面的研发投入,但是与国际主流器件商的差距依然很大。100 G高端器件几乎全部依赖进口,包括集成可调谐激光器组件ITLA(integrable tunable laser assembly)、集成相干发射机ICT(integrated coherent transmitter)、集成相干接收机ICR(integrated coherent receiver)及100 G客户侧器件;智能光网络用无色、无向、无阻塞的可重构光分插复用器CDC ROADM (colorless/directionless/contentionless reconfigurable optical add/multiplexer)、波长选择开关WSS(wavelength ive switch)、光交叉连接设备OXC(opticalcross connect)也主要依赖进口。中国高端技术和产品的缺乏还直接导致了中国光纤通信设备制造厂家(如华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、烽火等),不得不依靠大量进口高端器件来构建系统设备,严重制约了这些设备企业在相关领域的国际竞争力,影响其在国际市场战略地位的进一步提升和快速发展。
总之,中国光通信设备商所需的高端核心器件,几乎完全依赖从美国、日本、欧洲进口;高端光电子器件所需的高速光电芯片也几乎完全依赖进口,受制于其他国家芯片供应商。作为光通信产业的核心一环,基础芯片和器件供应商的壮大,关系到中国光通信产业的整体竞争力,已成为制约中国光通信长足发展的关键瓶颈。
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