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信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)催生了人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)中心等眾多成熟的新應(yīng)用場景，為光電子技術(shù)率先突破提供了強(qiáng)大的需求牽引。我國擁有全球領(lǐng)先的光電子應(yīng)用場景，這是我國光電子有條件實(shí)現(xiàn)率先突破的獨(dú)特優(yōu)勢

近幾年，我國光電子技術(shù)在信息獲取、信息傳輸、信息處理、信息存儲(chǔ)和信息顯示等環(huán)節(jié)均取得了較大進(jìn)展

光電子技術(shù)基于強(qiáng)大的物理屬性上的優(yōu)勢，將接力集成電路技術(shù)路線，成為未來信息處理和計(jì)算的主流技術(shù)路線

文 | 米磊

當(dāng)前新一輪科技革命蓬勃發(fā)展，光子技術(shù)、量子計(jì)算、腦科學(xué)、合成生物、可控核聚變、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G等多種技術(shù)紛紛涌現(xiàn)，準(zhǔn)確識(shí)別出具有革命性、基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性的技術(shù)并率先在全球?qū)崿F(xiàn)突破，成為大國競爭的關(guān)鍵之一。

當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，中國在芯片領(lǐng)域的科技研發(fā)中，一方面需要咬定青山不放松，在相對落后的電子芯片（集成電路）方向持續(xù)追趕；另一方面，可以集中力量投入資源，前瞻性地發(fā)展光電子芯片（集成光路），開辟新賽道，爭取形成技術(shù)競爭新優(yōu)勢。

這是因?yàn)?，光電子技術(shù)作為21世紀(jì)的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性的高技術(shù)，能夠廣泛應(yīng)用于人工智能、5G、量子信息、激光武器、基因測序、腦科學(xué)等眾多新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。我國光電子技術(shù)基礎(chǔ)雄厚，擁有獨(dú)特的優(yōu)勢，具備條件率先實(shí)現(xiàn)突破。

中國為什么有條件率先突破

一項(xiàng)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)能否率先實(shí)現(xiàn)突破，受技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)、技術(shù)積累時(shí)間差、新舊利益格局、人才隊(duì)伍、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、市場規(guī)模等多種因素影響，是這些因素共同作用的結(jié)果。綜合這幾方面的情況來看，我國光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)具有率先突破的基礎(chǔ)。

從技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)來看，光電子是新一輪科技革命中非常有可能實(shí)現(xiàn)率先突破的革命性技術(shù)。

從物理學(xué)最基本的要素來看，歷次科技革命都是在物質(zhì)、信息、空間、生命和能量等五大方向上持續(xù)爆發(fā)革命性技術(shù)。從技術(shù)演進(jìn)趨勢來看，人類技術(shù)變革是沿著機(jī)械、電路、光學(xué)、算法的路徑演進(jìn)。從現(xiàn)實(shí)情況看，20世紀(jì)是電的世紀(jì)，以集成電路為底層技術(shù)的信息產(chǎn)業(yè)革命極大地促進(jìn)了人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)，集成電路性能趨近于物理極限，已經(jīng)難以持續(xù)滿足人類社會(huì)信息獲取、信息傳輸、信息處理、信息存儲(chǔ)和信息顯示的高速增長需求，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展呼喚更先進(jìn)的技術(shù)路線。光電子技術(shù)依托其超高速度、超強(qiáng)并行性、超高帶寬、超低損耗等物理屬性上的優(yōu)勢，在傳輸速度、信息容量、計(jì)算速度、能耗等方面的性能將提升1000倍，能夠成為新一代信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施和底層技術(shù)支撐。目前，新一代信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)催生了人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)中心等眾多成熟的新應(yīng)用場景，為光電子技術(shù)率先突破提供了強(qiáng)大的需求牽引。

從技術(shù)積累時(shí)間差來看，歐美國家起步早的技術(shù)，我國追趕超越的難度大。反之，與歐美起步時(shí)間差距越小的技術(shù)，我國越具備率先突破的基礎(chǔ)條件。

發(fā)展以硬科技為代表的主導(dǎo)技術(shù)需要長時(shí)間的積累，持續(xù)不斷的工程經(jīng)驗(yàn)積累和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用生態(tài)培育至關(guān)重要，需要完整經(jīng)歷“從零到一”“從一到百”的升級迭代過程。在發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)、基礎(chǔ)材料化學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域，歐美國家擁有上百年的先發(fā)優(yōu)勢。上一輪科技革命中的半導(dǎo)體技術(shù)，歐美國家擁有數(shù)十年的先發(fā)優(yōu)勢，且形成了集成電路技術(shù)生態(tài)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)和應(yīng)用生態(tài)。但在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，我國基本與美西方處于同一起跑線，特別是全球光電子產(chǎn)業(yè)生態(tài)和應(yīng)用生態(tài)還未形成，我國有機(jī)會(huì)形成以中國為主導(dǎo)的生態(tài)體系，實(shí)現(xiàn)全面引領(lǐng)。

從新舊利益格局來看，新舊技術(shù)的利益博弈是新技術(shù)推廣落地的一大影響因素。

舊有技術(shù)既得利益者由于多年的技術(shù)積累和巨大的資金投入，不愿意舍棄在傳統(tǒng)技術(shù)上的既得利益，有可能“雪藏”最先進(jìn)的技術(shù)或推遲最先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。目前，在光電子領(lǐng)域，歐美發(fā)達(dá)國家同樣面臨新舊技術(shù)的利益博弈，很多巨頭仍想守住集成電路領(lǐng)域的既得利益而不愿推動(dòng)光電子技術(shù)。與之相比，中國在集成電路領(lǐng)域沒有既得利益的負(fù)擔(dān)，更愿意發(fā)展新技術(shù)，這就為我國光電子芯片率先突破提供了條件。

從產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)來看，我國擁有全球規(guī)模最大的光電子信息產(chǎn)業(yè)。

2020年光子學(xué)市場數(shù)據(jù)和行業(yè)分析報(bào)告顯示，中國光子產(chǎn)業(yè)的全球市場份額從2005年的10%增長到2019年的30%，光子產(chǎn)業(yè)復(fù)合增長率保持著10%以上的高增長速度。中國大陸光子產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)量已領(lǐng)先于歐洲、北美、日本、韓國和中國臺(tái)灣地區(qū)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模位列全球第一。巨大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模能夠產(chǎn)生巨大的規(guī)模效應(yīng)、市場帶動(dòng)效應(yīng)。我國依靠自身市場規(guī)模和應(yīng)用場景有能力有條件打造國內(nèi)光電子產(chǎn)業(yè)內(nèi)循環(huán)體系，并以此為基礎(chǔ)以國內(nèi)循環(huán)帶動(dòng)國際市場循環(huán)。

從市場基礎(chǔ)來看，我國擁有全球領(lǐng)先的光電子應(yīng)用場景，這是我國光電子有條件實(shí)現(xiàn)率先突破的獨(dú)特優(yōu)勢。

科技強(qiáng)最終的落腳點(diǎn)是產(chǎn)業(yè)強(qiáng)，一項(xiàng)技術(shù)再先進(jìn)、再領(lǐng)先，沒有應(yīng)用場景的支撐，也難以產(chǎn)生實(shí)際的作用。我國人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、5G通信等領(lǐng)域發(fā)展迅速，為光電子提供了廣泛的應(yīng)用場景。應(yīng)用場景的領(lǐng)先，能夠支撐我國光電子技術(shù)的持續(xù)迭代升級，激發(fā)強(qiáng)大的技術(shù)迭代活力，從而為引領(lǐng)全球光電子信息產(chǎn)業(yè)變革提供了條件。

觀眾在第十八屆“中國光谷”國際光電子博覽會(huì)上參觀（2021年10月27日攝） 伍志尊攝/本刊

哪些領(lǐng)域有突破

近幾年，我國光電子技術(shù)在信息獲取、信息傳輸、信息處理、信息存儲(chǔ)和信息顯示等環(huán)節(jié)均取得了較大進(jìn)展。

在信息獲取領(lǐng)域，我國涌現(xiàn)出炬光科技、摩爾芯光、瑞識(shí)智能、唐晶量子、洛微科技、速騰聚創(chuàng)等一批光傳感領(lǐng)域的高精尖特企業(yè)，在激光雷達(dá)科研和技術(shù)上不斷取得突破。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在相干測風(fēng)激光雷達(dá)方面實(shí)現(xiàn)重大突破，首次實(shí)現(xiàn)3米和0.1秒的全球最高時(shí)空分辨率的高速風(fēng)場觀測。洛微科技2021年發(fā)布的第二代FMCWSoC光子芯片，是目前全球單顆芯片集成度最高的硅光芯片之一。法國市場調(diào)查公司Yole Développement發(fā)布的《2021年汽車與工業(yè)領(lǐng)域激光雷達(dá)應(yīng)用報(bào)告》中，中國5家企業(yè)的市場應(yīng)用份額進(jìn)入全球前十。尤其值得注意的是，我國激光雷達(dá)企業(yè)與汽車廠家已經(jīng)形成高度結(jié)合的良性循環(huán)生態(tài)，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用生態(tài)業(yè)已形成。

在信息傳輸領(lǐng)域，我國實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)先發(fā)展。在全球光網(wǎng)絡(luò)傳輸速度從100G向200G/400G提升的過程中，華為于2020年發(fā)布了全球首款800G可調(diào)超高速光模塊，單纖容量達(dá)到48T，比業(yè)界方案高出40%，傳輸距離也比業(yè)界提升了20%。2021年，國家信息光電子創(chuàng)新中心、鵬城實(shí)驗(yàn)室、中國信息通信科技集團(tuán)光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、武漢光迅科技股份有限公司，在國內(nèi)率先完成了1.6Tb/s硅基光收芯片的聯(lián)合研制和功能驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了我國硅光芯片技術(shù)向Tb/s級的首次跨越。

在信息處理領(lǐng)域，我國全面開花。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，成功構(gòu)建113個(gè)光子144模式的量子計(jì)算原型機(jī)“九章二號”，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，比日本富岳超級計(jì)算機(jī)速度快了近100萬億倍，比美國懸鈴木量子計(jì)算機(jī)速度快了100億倍。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦團(tuán)隊(duì)在光量子芯片領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，首次在拓?fù)浔Ｗo(hù)光子晶體芯片中實(shí)現(xiàn)量子干涉，推動(dòng)了我國光量子芯片量產(chǎn)進(jìn)程。北京大學(xué)王興軍教授團(tuán)隊(duì)近日在光子集成芯片和微系統(tǒng)方面取得了重大突破，解決了由集成微腔光梳驅(qū)動(dòng)的新型硅基光電子片上集成系統(tǒng)的難題。由中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所趙衛(wèi)研究員領(lǐng)銜的大規(guī)模光子集成芯片B類先導(dǎo)專項(xiàng)，致力于開發(fā)集成器件大于2000的大規(guī)模光子集成芯片，并最終實(shí)現(xiàn)了15408個(gè)器件的大規(guī)模集成，集成規(guī)模世界領(lǐng)先。在光子計(jì)算芯片產(chǎn)業(yè)化方面，曦智科技設(shè)計(jì)出了全球首款光子計(jì)算芯片原型板卡，最新的單個(gè)芯片可集成12000個(gè)光子元器件，在研的光電混合AI計(jì)算芯片，性能有望超越主流先進(jìn)制程電子芯片英偉達(dá)A103到5倍。

在光存儲(chǔ)方面，郭光燦團(tuán)隊(duì)在光量子存儲(chǔ)領(lǐng)域取得重要突破，將光存儲(chǔ)時(shí)間提升至1小時(shí)，大幅度刷新了2013年德國團(tuán)隊(duì)光存儲(chǔ)1分鐘的世界紀(jì)錄。近日該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、周宗權(quán)研究組基于自主加工的激光直寫波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了光子偏振態(tài)的可集成固態(tài)量子存儲(chǔ)，存儲(chǔ)保真度高達(dá)99.4±0.6%，顯著推進(jìn)了可集成量子存儲(chǔ)器在量子網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。

在光顯示領(lǐng)域，我國激光顯示關(guān)鍵材料、器件與應(yīng)用技術(shù)不斷取得突破。在光源設(shè)計(jì)、光機(jī)模組、整機(jī)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)先；在激光器、成像芯片、鏡頭等核心部件的研發(fā)方面正快速縮短與國外的差距；在整機(jī)制造方面，中國企業(yè)已經(jīng)探索出了成熟的技術(shù)，積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。中國工程院院士許祖彥、中科激光總工程師畢勇領(lǐng)導(dǎo)的中國科研團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)造性地提出了紅綠藍(lán)三基色半導(dǎo)體激光顯示概念，技術(shù)躋身全球第一梯隊(duì)。賽富樂斯公司推出的4英寸半極性氮化鎵材料，良率高達(dá)95%，成為全球首家可以量產(chǎn)工業(yè)級半極性氮化鎵材料的硬科技企業(yè)，公司還成功點(diǎn)亮半極性綠光LED芯片，解決了下一代顯示屏幕MicroLED的色彩問題。2021年10月，賽富樂斯成功開發(fā)了像素尺寸為2微米的全彩MicroLED陣列，取得了AR顯示領(lǐng)域的一次重大突破，成為業(yè)界唯一一款批量在售的量子點(diǎn)MicroLED芯片，在全球率先實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室成功走向商業(yè)化。

對全球芯片格局的影響

根據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)的分類，全球半導(dǎo)體主要分為四類，分別是集成電路、光電子、分立器件及傳感器。光電子芯片對電子芯片是一種升級的關(guān)系，這種關(guān)系使兩者存在多種形態(tài)的競爭，如果我國光電子芯片取得突破，將對全球芯片格局產(chǎn)生多方面的影響。

一是光電子芯片可在電子芯片性能遇到瓶頸的領(lǐng)域形成替代。

傳統(tǒng)電子芯片的主要應(yīng)用場景是在信息處理和計(jì)算領(lǐng)域。美國經(jīng)過數(shù)十年的積累，在全球信息處理和計(jì)算領(lǐng)域擁有控制力，擁有英特爾、英偉達(dá)、高通、超微半導(dǎo)體等一大批全球處理器龍頭企業(yè)。無論是電腦、電視、手機(jī)、汽車電子產(chǎn)品等底層芯片，還是基于芯片衍生的軟件、操作系統(tǒng)等，美國都把控著全球消費(fèi)電子的“命門”。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對算力的需求持續(xù)增加，以及集成電路物理屬性將達(dá)到極限限制，摩爾定律算力供給已經(jīng)難以滿足未來AI對算力的需求。過去10年，AI領(lǐng)域?qū)λ懔Φ男枨笤鲩L超過了30萬倍，未來人類社會(huì)對算力的需求仍將繼續(xù)增長，這將推動(dòng)全球信息處理和計(jì)算領(lǐng)域的變革升級。光電子技術(shù)基于強(qiáng)大的物理屬性上的優(yōu)勢，將接力集成電路技術(shù)路線，成為未來信息處理和計(jì)算的主流技術(shù)路線。

二是未來信息產(chǎn)業(yè)新增市場更多依靠光電子芯片，全球半導(dǎo)體內(nèi)部格局將重塑。

信息時(shí)代的基礎(chǔ)設(shè)施是電子芯片，人工智能時(shí)代將更多地依托光子芯片。2021年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模為5560億美元，其中集成電路市場規(guī)模為4630.02億美元，占全球半導(dǎo)體市場規(guī)模的83.29%；光電子芯片市場規(guī)模為434.04億美元，占全球半導(dǎo)體市場規(guī)模的7.81%。從當(dāng)前全球半導(dǎo)體市場格局來看，集成電路在全球半導(dǎo)體市場中仍舊占據(jù)主導(dǎo)地位。但是用發(fā)展的眼光來看，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、AR/VR、大數(shù)據(jù)中心等新興產(chǎn)業(yè)的崛起，光計(jì)算、光傳感、光顯示、光存儲(chǔ)等技術(shù)需求將迎來爆發(fā)式增長，如計(jì)算領(lǐng)域的AI光子計(jì)算芯片，傳感領(lǐng)域的激光雷達(dá)、手機(jī)3D感測VCSEL芯片，存儲(chǔ)領(lǐng)域的全息光存儲(chǔ)，顯示領(lǐng)域的AR光波導(dǎo)芯片等，都是智能時(shí)代的新增市場，只能用光電子芯片來解決。因此，光電子芯片在全球半導(dǎo)體市場中的占比勢必將大幅提升，以光電子芯片為底層支撐的“消費(fèi)光子”也將逐漸取代以集成電路為支撐的“消費(fèi)電子”，成為全球信息產(chǎn)業(yè)的“主戰(zhàn)場”，為一些國家創(chuàng)造“換道超車”機(jī)遇。

三是光電子芯片突破后，全球半導(dǎo)體競爭將形成相互制約的格局。

美國對全球信息產(chǎn)業(yè)的控制力和影響力，來源于其抓住了信息產(chǎn)業(yè)的底層技術(shù)——集成電路，掌握了芯片設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造的核心能力，并由此帶動(dòng)下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成了從底層技術(shù)到芯片制造再到下游產(chǎn)業(yè)鏈的完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)，由此構(gòu)建了以美國為中心，逐漸向全球擴(kuò)散的全球半導(dǎo)體格局。當(dāng)前，在全球范圍內(nèi)，光電子芯片的核心技術(shù)壁壘還未形成。我國在光電子芯片應(yīng)用場景上的優(yōu)勢，能夠反向牽引我國光電子技術(shù)的持續(xù)迭代升級。我國有望在人工智能時(shí)代打造出以中國為中心，逐漸向全球擴(kuò)散的光電子芯片格局，在新的賽道中占據(jù)主導(dǎo)地位。

在中國國際工業(yè)博覽會(huì)上展出的衛(wèi)星模型（2020年9月15日攝） 張建松攝/本刊

經(jīng)濟(jì)的新領(lǐng)域新賽道

得未來者得天下，未來全球產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的競爭領(lǐng)域之一就是光電子領(lǐng)域。集成電路是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，光電子芯片是人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G、無人駕駛、元宇宙等未來產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施。光電子芯片是基礎(chǔ)性、引領(lǐng)性產(chǎn)業(yè)，是未來產(chǎn)業(yè)中的“根技術(shù)”。正如位于底層的集成電路支撐起數(shù)萬億美元市場規(guī)模的硬件產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)數(shù)十萬億美元市場規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，未來，光電子技術(shù)作為革命性的“根技術(shù)”，將能夠催生數(shù)萬億美元級市場規(guī)模的“樹干”產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)數(shù)十萬億美元市場規(guī)模的“葉”經(jīng)濟(jì)，成為未來全球經(jīng)濟(jì)增長的新動(dòng)力和主戰(zhàn)場。光電子產(chǎn)業(yè)也能夠?yàn)槲覈?jīng)濟(jì)發(fā)展開辟眾多新領(lǐng)域新賽道，助力我國形成新優(yōu)勢。

一是光電子芯片將催生千億美元級直接市場，帶動(dòng)萬億美元級的5G和數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)。

25GDFB激光器芯片是5G的基礎(chǔ)。根據(jù)光通信行業(yè)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)LightCounting的測算，2021年全球25G及以上光芯片市場規(guī)模為107.55億元。當(dāng)前，我國25G光芯片國產(chǎn)率約為20%，25G以上光芯片國產(chǎn)率僅為5%。未來25G及以上速率芯片的突破，能夠?yàn)槲覈鴰斫賰|元的直接市場規(guī)模，支撐近萬億元的5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！吨袊?G產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景預(yù)測與產(chǎn)業(yè)鏈投資機(jī)會(huì)分析報(bào)告》中的數(shù)據(jù)顯示，到2030年5G帶動(dòng)的直接產(chǎn)出和間接產(chǎn)出將分別達(dá)到6.3萬億元和10.6萬億元。隨著5G產(chǎn)業(yè)中孕育的未來產(chǎn)業(yè)逐漸崛起，反過來又將進(jìn)一步支撐光電子芯片的市場規(guī)模向千億級邁進(jìn)。根據(jù)英國市場研究公司Technavio的預(yù)測，到2025年全球數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模將達(dá)到5193.4億美元，屆時(shí)硅光芯片的直接市場規(guī)模也將獲得巨大增長。

二是光電子芯片將催生萬億級衛(wèi)星互聯(lián)產(chǎn)業(yè)。

傳統(tǒng)地面通信由于物理空間的限制無法覆蓋全球，與之相比，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種顛覆性通信技術(shù)能夠提供全球網(wǎng)絡(luò)覆蓋。特別是以激光通信為基礎(chǔ)的星間激光鏈路和星間信息傳輸，將成為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)未來的主戰(zhàn)場，它將成為低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)配荷載和基礎(chǔ)。衛(wèi)星激光通信技術(shù)作為底層技術(shù)，能夠帶動(dòng)太空通信產(chǎn)業(yè)的崛起。目前全球產(chǎn)業(yè)龍頭正在加快布局，如美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的“星鏈”計(jì)劃擬共計(jì)發(fā)射4.2萬顆衛(wèi)星組建全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。2021年底，SpaceX已首次在“星鏈”衛(wèi)星上使用了激光通信設(shè)備，并計(jì)劃在未來發(fā)射的所有“星鏈”衛(wèi)星中都配備星間激光鏈路。全球商業(yè)航天企業(yè)規(guī)劃的未來發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量大約為6萬顆，一旦各類衛(wèi)星組網(wǎng)成功，星間鏈路建成后，激光通信將成為衛(wèi)星通信的主航道，孕育萬億級的市場規(guī)模。

三是光電子芯片將孕育萬億級的光計(jì)算產(chǎn)業(yè)，催生數(shù)十萬億的“消費(fèi)光子”產(chǎn)業(yè)。

根據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年全球集成電路市場規(guī)模為4630.02億美元。按照1元基礎(chǔ)電路產(chǎn)值帶動(dòng)10元電子產(chǎn)品產(chǎn)值和100元國民經(jīng)濟(jì)的增長，集成電路帶動(dòng)了全球約4.6萬億美元的消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)了全球46萬億美元的經(jīng)濟(jì)增長。未來，隨著光計(jì)算芯片取得突破并逐漸取代電子芯片，將催生萬億美元級的光子計(jì)算芯片產(chǎn)業(yè)，撬動(dòng)下游數(shù)十萬億美元的“消費(fèi)光子”產(chǎn)業(yè)。這對重塑全球信息產(chǎn)業(yè)格局具有戰(zhàn)略意義。

四是光電子芯片將催生萬億美元級元宇宙產(chǎn)業(yè)。

光電子芯片能夠滿足元宇宙的信息輸入和輸出需求，是實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器、虛擬與現(xiàn)實(shí)信息交流的接口。彭博行業(yè)研究報(bào)告預(yù)計(jì)，元宇宙將在2024年達(dá)到8000億美元市場規(guī)模。普華永道預(yù)計(jì)，元宇宙市場規(guī)模在2030年將達(dá)到1.5萬億美元。從當(dāng)前來看，VR、AR及MicroLED是未來元宇宙的主要戰(zhàn)場。根據(jù)數(shù)據(jù)分析公司Statista發(fā)布的報(bào)告，2018年全球AR/VR市場規(guī)模為267億美元，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到8147億美元，2019年至2025年復(fù)合增長率為63.01%。

五是光電子技術(shù)能夠催生光傳感等諸多新領(lǐng)域。

光電子技術(shù)作為信息獲取的底層技術(shù)，能夠支撐激光雷達(dá)、垂直腔面激光器（VCSEL）、3D傳感等技術(shù)發(fā)展。在消費(fèi)光子、紅外成像、無人駕駛、光探測、光感知等領(lǐng)域，能夠催生一大批新的市場應(yīng)用，涵蓋軍事、國防、深空探測、機(jī)器視覺、科學(xué)儀器、量子通信、工業(yè)化自動(dòng)化，以及機(jī)場、地鐵、海關(guān)等危險(xiǎn)爆炸物檢測等。固態(tài)激光雷達(dá)將在無人駕駛、安防、機(jī)器人、工業(yè)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。

此外，光電子芯片在精密制造、生命科學(xué)以及國防軍工等領(lǐng)域，也將催生眾多應(yīng)用市場。如在精密制造領(lǐng)域的超快激光加工技術(shù)，生命科學(xué)領(lǐng)域的基因測序、腦科學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療診斷等方面，國防軍工領(lǐng)域的高超音速導(dǎo)彈、激光武器等方面，均會(huì)有廣泛應(yīng)用。

創(chuàng)新主動(dòng)權(quán)、發(fā)展主動(dòng)權(quán)必須牢牢掌握在自己手中。未來，在國家戰(zhàn)略級的部署和中國光電人的努力下，我國一定能夠贏得光電子芯片的主動(dòng)權(quán)，率先打造出世界級的光電子科技創(chuàng)新體集群。中國未來將迎著希望之光，率先邁進(jìn)人類社會(huì)的“光子時(shí)代”。 （作者為陜西光電子先導(dǎo)院執(zhí)行院長）■