5月15日,湖北武汉,第二十届“中国光谷”国际光电子博览会,华工科技展位。(图源:视觉中国)
从“一束光”出发,向世界贡献“中国方案”,光谷着力打造世界级光电子信息产业集群。
5月15日至17日,坐标武汉,一场国际盛会吸引全球目光。
这场盛会便是至今已举办20届的“中国光谷”国际光电子博览会(以下简称光博会)。这一次,光博会还被首次纳入联合国教科文组织“国际光日”组委会全球系列活动,吸引12个国家和地区的390家顶尖企业参展,以及近200位国内外专家参会。
一批湖北企业携硬核科技自信亮相,向全世界展现湖北之“光”的力量:刷新全球最低衰减纪录的空芯光纤、全球最强光的200千瓦超高功率激光器、行业首款超高速AI光模块、全球最薄400纳米光刀技术、全球首片8寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆……
“这里展现的全链条自主性,值得全球更多公司学习。”光博会期间,瑞典皇家工程科学院院士、查尔姆斯理工大学教授彼得·安德雷克森在探访多家鄂企后感叹。
自1976年我国第一根光纤在光谷诞生,以之为原点湖北光电子信息产业不断生根发芽,长成参天大树,习近平总书记多次考察光谷并盛赞光谷光电子信息产业“独树一帜”。如今的光谷,已然是全球最大的光纤光缆生产基地,国内最大的光器件和激光研发生产基地、中小尺寸显示面板研发生产基地,以及国内重要的集成电路产业集聚区。
2024年,湖北光电子信息产业规模突破万亿大关,成为全省第一大支柱产业。聚光成链、聚链成群。面向未来,湖北正着力打造世界级光电子信息产业集群,整体提升产业竞争力,加速推动“中国光谷”迈向“世界光谷”,加快建成中部地区崛起的重要战略支点。
从追赶到领跑
光纤光缆产业规模雄居世界第一
“我们的光纤预制棒、光纤、光缆三大主营业务,已连续九年保持全球第一。”5月16日,在光博会长飞光纤展台,长飞光纤执行董事兼总裁庄丹骄傲地说。
与中国光谷同岁的长飞光纤,见证了光纤光缆产业在这里起步和腾飞,亲历了从技术引进到领跑的岁月。
1988年,长飞光纤由原邮电部、武汉市和荷兰飞利浦公司三方出资创建,成为国内最早进军光纤光缆领域的企业之一。在国内无任何经验借鉴的背景下,长飞光纤选择了从技术消化吸收开始,引进欧洲先进的PCVD(等离子体激活化学气相沉积法)工艺生产光纤预制棒。
埋头苦干3年后,1991年,我国第一根量产光纤在长飞光纤成功拉出,结束了过往依赖进口光纤光缆建设国家光缆通信干线的历史。如今,这根量产光纤已被国家博物馆永久收藏。
不做“技术引进的制造工厂”,自主创新才是王道。为此,长飞光纤专门成立研发部,至少将年营收的5%投入研发并不设上限。
在PCVD工艺基础之上,长飞光纤自主研发了VAD(轴向气相沉积法)、OVD(棒外化学气相沉积法)工艺,成为全球唯一掌握三大主流预制棒制备技术,并成功实现产业化的企业。光纤预制棒单棒的拉丝长度,已从2013年的7000公里增长到现在的10000公里,能同时满足80亿人通话,技术水平全球领先。
走出湖北,走到全国,走向世界。长飞光纤先后在印尼、南非、巴西、波兰、墨西哥等6个国家,共建立8个海外生产基地,把“棒纤缆”卖到了全球100多个国家和地区,服务人群超30亿人,累计交付超10亿芯公里光纤……
技术创新永无止境,如何积极主动谋未来,助推湖北光纤光缆产业进一步增强产业竞争力,更好地服务支点建设?
长飞光纤的答案是,抢占下一代光纤技术制高点。在AI算力和大模型快速发展的今天,传输效率更高、时延更低的空芯光纤成了新方向。
目前,长飞光纤的空芯光纤,可做到单根光纤长度超20公里、最低衰减系数低至0.05dB/km(每km距离信号衰减功率值),刷新全球最低衰减纪录。
“在下一代光纤领域,长飞光纤也已进入全球第一方阵。”庄丹自信地说,“公司将继续携手产业链合作伙伴,为全球光电子产业的进步贡献长飞力量。”
从长江边的“飞利浦”,一路成长为湖北的、世界的“长飞”,长飞光纤的逆袭之路正是湖北光纤光缆产业发展的缩影。
近5年来,中国信科集团先后6次刷新光传输世界纪录。近期初步完成净速率超5Pbit/s单模24芯光纤传输系统性能验证,系统净传输容量达5.26Pbit/s,相当于每秒传输642个1TB硬盘数据,再次创造单模多芯光纤传输容量世界纪录。
长盈通以保偏光纤为代表的特种光纤,打破了国外厂商垄断的局面,其保偏光子晶体光纤,单批次拉丝长度可达30公里,技术能力达到国际先进水平。而以保偏光纤等为原材料制成的光纤环,在实现国产替代的同时也在出海。
从“一束光”出发,湖北光纤光缆产业规模雄居世界第一,约占全球市场份额的25%、全国市场的50%,在世界光电子信息产业版图上镌刻“中国坐标”。
长飞光纤生产的全球最大尺寸光纤预制棒(企业供图)
细分领域“多点开花”
激光产业华丽转身
随身携带一颗螺丝钉,是华工科技董事长马新强多年来的习惯。作为一名激光行业的老将,他从不避讳这颗螺丝钉的出处。
“当年,我们不光要买核心技术,甚至连紫外激光器加固用的螺丝钉,都要从国外进口,3美元一颗。”马新强说,“正是这颗螺丝钉提醒着我,我们国家要构建完整、现代化的工业体系,需要每一家企业摒除依赖,走自强奋斗的道路。”
和光纤光缆的发展路径类似,作为我国激光产业的发源地,湖北激光产业也从“全球买”集成创新起步,走出了一条“全球卖”的自主创新之路。
积土成山,积水为渊。作为我国激光第一股,脱胎于华中科技大学的华工科技,带领激光产业从实验室走到市场。
国内首套高档数控激光切割机床、首台光纤激光器、首台工业级紫外激光器……截至目前,华工科技累计创造了70多项“中国第一”。
获得国家科技进步奖一等奖的汽车白车身激光焊接装备,一举打破国外近40年的技术垄断,仅用43秒就可完成一台新能源汽车的车身焊接,累计服务下线车辆超4500万辆,国内市场占有率超九成。
可以360度旋转,且能连续切割的三维五轴激光智能加工设备,再度冲出国外技术封锁重围,关键核心部件全部实现国产化,国内市场占有率超七成,并出口海外。
如今,华工科技的高端激光装备等产品,每年以35%的增长速度“卖全球”,改写了全球激光产业的格局。
产业发展壮大并聚集成群,从来不是一个企业的事情。在湖北激光产业链,企业从细分领域出发,各有分工、多点开花成为一种现象。
主攻高功率光纤激光器的锐科激光,相继研发出我国首台万瓦连续光纤激光器,100千瓦、200千瓦超高功率光纤激光器等产品,结束了我国高功率光纤激光器依赖进口的历史。
其中,200千瓦超高功率光纤激光器,被业界称为“全球最强光”,在切割厚度达80厘米的“钢疙瘩”时,如同切豆腐般光起“刀”落,创造全球首台销售应用、切割十万级机型亮度第一、切割板厚和速度第一等多个全球第一。
目前,锐科激光已是我国最大的光纤激光器企业,国内市场占有率超过30%,全球市场占有率位居第二。
“在追‘光’的过程中,我们已经处于颠覆国外技术的阶段。”锐科激光副董事长、总工程师闫大鹏感慨地说,“我们希望不断通过技术引领、产业链整合和生态共建,助推湖北光电子信息产业集群变得更强。”
在锂电池领域占据一席之地的逸飞激光,全球首创了“圆柱全极耳锂电池激光焊接设备及其全自动组装生产线”,该产线效率高、能耗低、产品良率高,上榜“第七批国家制造业单项冠军产品”名单。在国内圆柱电芯装配设备领域,逸飞激光市场占有率已超40%,居行业第一。
从一间小厂房起步,率先将激光技术引入光伏领域的帝尔激光,也在高效太阳能电池激光加工设备领域长期居于领先地位,以超80%的全球市场占有率稳居行业第一,并将研发中心设到了以色列、新加坡等多个国家和地区。
如今,湖北激光产业密度全国领先,仅上市公司就有7家。在华工科技、锐科激光等企业的带动下,还为我国激光产品制定了国际标准。“湖北造”的激光器,品种占全国激光设备的70%以上,产值也占全国的半壁江山。
集聚三大显示面板巨头
续写好“屏”如潮故事
今年2月,全球唯一量产的印刷OLED21.6英寸4K专业显示屏,在武汉华星光电向客户交付。十多年的研发成果,像印刷报纸一样生产屏幕的技术,在这一刻有了具象化。
这在行业内引起了轰动。与传统蒸镀工艺相比,印刷OLED工艺把材料利用率从30%提升到95%以上,综合成本下降50%。不仅如此,印刷OLED工艺还非常适合生产大屏,升级屏幕尺寸只需增加喷头等设备即可。
“在蒸镀工艺上,许多中国屏幕公司专利和供应链受制于国外。而印刷OLED作为一条新路,基本不会受到行业领先者制约,让我们真正实现了核心技术全面掌控。”武汉华星光电母公司TCL华星相关负责人介绍。
目前,在武汉华星光电印刷OLED产线,21.6英寸4K专业显示屏的月产能为2万台,还在试产27英寸电竞显示器和14英寸笔记本产品。
自2014年起,武汉华星光电已投建多条中小尺寸显示屏生产线,总投资额近800亿元。其中,t3项目是全球最大的LTPS(低温多晶硅)单体工厂,月产能为10万大片,主要用于中高端手机、平板、笔记本电脑等,出货量居全球第二。
不仅有武汉华星光电,还有天马微电子、京东方,湖北已集聚三大显示面板巨头。早在2008年,天马微电子就在武汉投建第4.5代TFT-LCD(液晶屏)项目,2014年再次投建第6代LTPS AMOLED项目,在智能手机、车载显示、医疗显示等领域,市场份额保持全球第一。
2016年,京东方落户武汉,宣布建设当时全球最先进的10.5代液晶显示屏生产线,总投资460亿元,主要生产高端手机显示及新兴移动显示产品。2018年投产后,月产能达到18万大片。
三大显示面板巨头持续重仓武汉背后,有着湖北积极抢抓全球显示发展机遇战略布局的促动。借用TCL华星高级副总裁张锋的话来说,“这里具备发展环境、技术创新、产业集中等优势,中国光谷正向‘世界光谷’蝶变升级。”
于显示产业链下游而言,这里有联想集团全球最大、最先进的移动智能终端研发制造基地,最高日产智能终端设备14万台,一部智能手机或平板电脑从生产线上下线,平均只需0.6秒。而90%的高端旗舰手机显示屏、100%的折叠手机柔性屏,都是用的“光谷造”。
与光电子信息产业共同成长,在显示产业链的上下游带动下,湖北成为全国最大的中小尺寸显示面板研发生产基地,“十年磨一屏”的结果是收获好“屏”如潮。
这一优势将被巩固,故事也将续写。今年1月,由武汉华星光电牵头,联合华中科技大学等单位,几方共同组建的武汉市新型显示产业创新联合实验室正式启动。
该实验室将以“协同创新”为纽带,以“技术突破和实现行业领先”为目标,围绕未来显示应用场景,从材料、LCD和OLED显示器件,到新产品所需的检测设备,致力于突破一批产业重大关键核心技术,产出一批新产品、新装备、新工艺,助力湖北显示产业链强链补链,力争带动湖北中小尺寸面板产值实现全球第一。
武汉华星光电生产的折叠屏(受访者供图)
拉通全产业链
打造集成电路产业集聚区
5月28日上午,随着首片晶圆下线,总投资超200亿元的长飞先进武汉基地正式投产。作为国内首座全智能化、世界一流的碳化硅器件制造标杆工厂,该基地一期项目系国内最大的碳化硅晶圆项目,将年产6英寸碳化硅晶圆和外延片各36万片以及6100万个功率模块,填补湖北高端碳化硅器件制造的空白。
长飞先进武汉基地项目位于光谷科学岛,定位为国际领先、国内技术最先进、产线最智能的第三代半导体标杆工厂。长飞光纤执行董事兼总裁、长飞先进董事长庄丹告诉支点记者,碳化硅晶圆下游产品将制成新能源汽车主驱芯片,相当于燃油车的发动机,为汽车提供动力。长飞先进武汉基地将成为全国头部的碳化硅晶圆厂,一期产能可满足144万辆新能源汽车使用需求。
随着汽车电动化、人工智能产业迅猛发展,以碳化硅为代表的第三代半导体材料正迎来发展的“黄金时代”。与传统硅相比,碳化硅制成的芯片可在高压、高温下稳定工作。随着新能源汽车充电电压越来越高、充电后续航里程越来越长,碳化硅成为新能源汽车行业的“新宠”、全球争相竞逐的产业新赛道。原因在于碳化硅芯片可使汽车主驱重量减轻40%、体积减小30%、功率密度提升25%,还能使得能量转换效率提升10%并降低电池成本。
长飞先进武汉晶圆厂总经理李刚告诉支点财经记者,新能源汽车主驱逆变器所用的碳化硅芯片过去主要依赖进口,公司产品投产后将可实现国产替代。
“基地刚投产,首款芯片良率就达到97%,达到国际先进水平。”李刚透露,这得益于基地在全球率先部署了A3级别天车系统,可实现自动生产、自动搬运和自动派工。1.2万平方米的车间内,仅需20多人即可保障生产线运转。目前该基地已与全球头部车企开展合作,未来数月将开启量产交付。
在化合物半导体领域,湖北还有九峰山实验室。这家正式运营同样不到3年的实验室,诞生了多个全球及全国首创:全球首片8寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆、全球首片8英寸硅基氮极性氮化镓衬底、全国首个100纳米高性能氮化镓流片PDK平台……
一端牵科研,一端连产业。作为国内为数不多的公共、开放、中立、共享的科研平台,九峰山实验室致力于与产业链各龙头企业通力合作,以“用”为导向布局开发共性技术,推进国产半导体材料、设备等的验证工作,打造化合物半导体中试平台。
比如,华工科技研制的首套高端半导体晶圆激光切割系列装备,就借助九峰山实验室平台通过了中试验证,获取测试报告的设备已成功导入下游企业。
九峰山实验室主任丁琪超介绍,目前实验室已吸引500多家企业和科研机构寻求合作,多项重大科技成果走出实验室投入量产。“我们希望通过九峰山实验室的平台,搭建从技术开发到成果转化的桥梁,带动化合物半导体产业链上企业成长,共同点燃创新的‘火苗’。”他说。
在集成电路领域,湖北不仅有冉冉升起的“新星”,还有已在市场拼出一片天地的“老将”,估值已超1600亿元的长江存储。
早在2017年,长江存储就通过自主研发和国际合作相结合方式,成功设计制造了我国首款3D NAND闪存;2019年,搭载自主创新Xtacking®架构的第二代64层三维闪存芯片正式量产;仅7个月后,第三代128层三维闪存芯片也研发成功,这是全球首款128层QLC闪存。
如今,长江存储的三维闪存芯片已更新到第五代,公司也成为我国大陆规模最大的NOR Flash(非易失闪存技术)制造厂商,晶圆累计出货量已超130万片。
良好的产业生态,又吸引了一批高成长性集成电路公司落户湖北。就在今年,杉数科技、此芯科技、君原电子等多家企业,纷纷签约落户光谷,设立研发机构及产线。
围绕集成电路布局,湖北已基本形成以存储芯片为核心,以光电芯片、传感芯片、车规级芯片为代表的集群,拉通涵盖核心设备、零部件、关键原材料、EDA软件、晶圆制造、封测、模组等全产业链,成为国内重要的集成电路产业集聚区。
长飞先进武汉基地生产车间(受访者供图)
培育千亿级科技巨头
2035“世界光谷”要冲2万亿
数十年的追“光”历程,湖北取得的成绩令人瞩目。
面向未来,湖北省经信厅党组成员、副厅长郭波表示,作为我国光电子信息产业的重要发源地,湖北将举全省之力突破性发展光电子信息产业,加快打造世界级光电子信息产业集群,推动“中国光谷”加速迈向“世界光谷”,成为我国光电子信息领域参与全球竞争的标志性品牌。
国家制造强国建设战略咨询委员会主任、中国工程院院士周济认为,对标已经形成世界领先光电子信息产业集群的硅谷,世界级光电子信息产业集群应具有世界领先的产业规模和产业集聚程度,拥有一批世界级领军企业和大量专精特新中小企业等特征。
周济表示,“世界光谷”是建设世界级光电子信息产业集群的关键所在,但目前建设任务仍然任重道远,特别是企业集聚规模和企业主体活力需要补足。其中,在产业集聚方面,到2035年,“世界光谷”光电子信息产业规模,要从现今的6000亿元增至2万亿元。
他建议,一方面,要继续巩固和壮大光通信、激光、光电显示、集成电路等现有优势产业;另一方面,要对具有重大发展前景的产业进行前瞻布局,包括光电感知及智能传感、生物光电子及智能医疗器械与装备产业、汽车智能光电子产业等,重点推进人工智能赋能光电子优势特色产业。
国际光学工程学会会士顾波指出,将人工智能技术与光电子技术结合,不仅能在中国“独树一帜”,更将在世界占据一席之地。
中国工程院副院长邓秀新认为,当前,光电子信息产业已进入蓬勃发展和交叉融合创新期。
在培育世界级领军企业方面,国务院发展研究中心研究员李广乾表示,这意味着要诞生出众多千亿级甚至万亿级、具有国际竞争力的科技公司。
企业自身也在有意识地向“千亿级科技巨头”靠拢。中国信科集团,旗下已有烽火通信、光迅科技、信科移动、大唐电信、理工光科、长江通信6家上市公司,产业范围涵盖光通信、光电子和集成电路、智能化应用等领域,年销售额规模突破600亿元。
长飞光纤秉持多元化战略,通过并购控股光器件与光模块上市公司博创科技,与多家基金投资公司联合投资第三代半导体领军企业长飞先进,与上市公司宝胜股份成立合资公司布局海底光缆等业务,年营收已超百亿元。
年营收同样达到百亿级的华工科技,在激光主业之外积极探索新技术、新市场、新领域,瞄准智能制造装备、光联接与无线联接、传感器等业务,不断完善光电子信息产业链布局。
建设世界级光电子信息产业集群,可谓天时地利人和。千军万马,未来可期。