光电子产业包括信息光电子，能量光电子，消费光电子，军事光电子，软件与网络等领域。光电子技术不仅全面继承兼容电子技术，而且具有微电子无法比拟的优越性能，更广阔的应用范围，光电子产业成为21世纪最具魅力的朝阳产业。科学家预言，随着光电子潜力的发掘，这一行业的产值将在2010年达到50000亿美元，成为21世纪最大的产业。

中文名：光电子产业

包括：信息光电子

性能：优越

应用范围：广阔的

产值：50000亿美元

以硅为基础原材料的微电子产业,改变了20世纪的世界.半导体,计算机与原子能等重大发明,翻开了工农业生产,能源动力,通信及信息处理,医疗卫生,军事科技,文化艺术等领域崭新篇章.在人们的日常生活中,电脑,电视,电话,磁卡……微电子扮演了不可或缺的角色.

中国经济时报

众所周知,21世纪是信息经济时代,信息产业将成为支柱产业.以美国为例,在1995年至1998年期间信息产业占美国GDP的8%,但它对美国实际的经济增长贡献率则达到35%,据称到2006年全美将有近半数劳动力资源被信息产业所雇用.而信息产业的发展却与光电子技术的发展有着紧密的联系.

中国科学院半导体研究所所长,研究员封松林认为,如果说微电子技术推动了以计算机,因特网,光纤通信等为代表的信息技术的高速发展,改变了人们的生活方式,使得知识经济初见端倪,那么随着信息技术的发展,大容量光纤通信网络的建设,光电子技术将起到越来越重要的作用.美国商务部指出:"90年代,全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展,谁在光电子产业方面取得主动权,谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁".日本《呼声》月刊也有类似的评论:"21世纪具有代表意义的主导产业,第一是光电子产业,第二是信息通信产业,第三是健康和福利产业……",可以断言,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命.

他说,光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信,光存储,光显示,光互联,光信息处理,激光加工,激光医疗和军事武器装备,预期还会在未来的光计算中发挥重要作用.

世界光电子技术发展迅猛

中国工程院院士邬贺铨说,当今光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料,光纤已经成为通信网的重要传输媒介,世界上大约有60%的通信业务经光纤传输,到20世纪末将达到85%.但从光纤通信的整体水平来看,仍处于初级阶段,光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来.各种新技术层出不穷,密集波分复用技术(DWDM,在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号,以提高单根光纤的传输能力),掺铒光纤放大器技术(EDFA,可将光信号直接放大,具有输出功率高,噪声小,增益带宽等优点)已取得突破性进展并得到广泛的应用.DWDM系统和光传输设备中,光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%.一种全新的,无需进行任何光电变换的光波通信———"全光通信",由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展,也日趋成熟,将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用,这给全球的通信业带来蓬勃生机.为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件.光电子器件和技术已形成一个快速增长的,巨大的光电子产业,对国民经济的发展起着越来越大的作用.美国光电子产业振兴协会估计,到2003年,光电子产业的总产值将达2000亿美元.

封松林认为,Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求,为满足需求的增长,人们可以铺设更多的光纤,或靠提高单路光的信息运载量(主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps,并已有40Gbps的演示性设备).但更主要的方法却是靠发展波分复用技术,增加光纤内通光的路数(光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps).波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的,快速增长的市场.无限战略公司的报告指出:"信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元,比1998年增加23%;1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元,比1998年增加33%;980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元,比去年增长121%.整个激光器市场的份额1999年达18亿美元,预期2003年将达到30亿美元".

我国光电子技术和产业喜忧参半

武汉邮电科学院原院长,中国工程院院士赵梓森在电话里告诉记者,我国光电子技术研究在国家"863"计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展,在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离,个别领域还处于世界领先地位.

国内光电子有关产业基地在光电子器件,部件和子系统(如激光器,探测器,光收发模块,EDFA,无源光器件)等已经占领了国内较大的市场份额,初步具备同国外大公司竞争的能力,在毫无市场保护的情况下,靠自己的力量争得了一席之地,市场营销逐年有较大的增长,个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩.我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白,打破国外产品在市场上的垄断地位,同时争取进入国际市场.

掺铒光纤放大器(EDFA)是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件,国内企业产品占国内市场40%的份额.我国也是国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家.808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器,670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场.国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件,90%使用国产器件,国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件,占领了100%的国内市场.

但是,我们应当认识到在我国光电子技术发展中,光电子器件,部件虽是光通信,光显示,光存储等高技术产业的关键部分,但在整个系统和设备成本中所占的比重较小,其产值较低,科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段,光电子产业所需的规模化,产业化生产技术还未有实质突破;国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求,导致国外器件占据国内市场相当多的份额;在机制上仍未摆脱科研,生产,市场相互脱离的状况.

我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域,与世界发达国家几乎同时起步.但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限,而国际上光电子产业已经进入加速发展阶段,留给我们的时间只有3到5年,如果我们不在产业化的技术发展阶段进入,就会失去大好时机.机不可失,时不再来,到产业化后期时将要花数倍的力量才能弥补,也许会彻底失去时机,受制于人.

如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力,就会给外国竞争者提供进入并占领下几代技术市场的机会.因而在关键器件,部件等方面,要通过引进社会资金和风险投资,知识产权入股,开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐,鼓励科研人员成果转化.只要贯彻有"有所为,有所不为"的方针,狠抓创新和高技术成果转化,打破行业界限,按市场机制联合国内相关研究和开发单位,共同作好光电子产业化的工作,就一定能发展我国的光电子事业,有望在研究上取得突破,在产业上形成规模经济,取得我国在该领域应有的市场份额.(记者杨明炜 )

光电产业发展前景

郑德珪(台湾光电科技工业协进会)

光电科技是一门结合光学,电子与电机之先端技术,早期由于技术门槛高,偏重国防与航天领域之发展,并以雷射相关应用为主.近十余年来,光电相关技术突飞猛进,产品种类也不断推陈出新,其应用更是无远弗届,层面扩及通讯,信息,生化,医疗,工业,能源,民生等领域.展望光电产业的未来,在轻量化,便携性,低耗能,高效益,整合强的特性下,将更深入各产业应用范围中.

光电产品因应用日广已成为众所瞩目之焦点,近来无论在通讯网路,多媒体信息化社会等炙手可热的应用领域上,光电产品都扮演着重要的角色,因此许多专业人士都预见到二十一世纪将是属于「光」的世纪.为此,无论日,美,欧等先进国家,或亚太新兴国家皆一致看好对光电产业之潜力,对光电市场未来成长潜力皆寄予厚望,并积极投入光电产业的发展.

台湾光电产业的发展一向与国际市场脉动有着密切的连动,虽然2001年在总体经济面全球景气不甚理想,但光电产业仍有着相对较佳的成绩.本文将就世界光电市场规模的消长,以及台湾光电产业的发展经验进行探讨.

世界光电市场

世界光电市场的变化请参照表2 .依据PIDA(台湾光电科技工业协进会英文缩写)的统计,2001年世界光电市场规模约估为1,582亿美元,与2000年市场值达1,603亿美元相较,年成长率-1.28%,为历年首见衰退的情况.背后涵义代表示光电市场也受到国际景气低迷的影响,此一情形也适足以说明光电产业已经是高科技产业中重要之一环,所以与景气变化趋于同步.

综观2001年的世界光电市场,占规模最大者为光通讯类,市场值为39,033百万美元,占光电市场24.67%,不过市场也衰退达-14.88%.主要由于全球通讯市场的需求在2000年高峰期过后,随着网通概念的泡沫化,使得业者对通讯网路与设备的投入趋于保守.预期在国际景气回稳后,对光通讯类市场需求将快速回复, 2004年时市场规模达70,204百万美元.

光储存市场位居第二,光储存类产品分为储存装置与媒体两大类,在储存装置方面因为可擦写类产品崛起,加上DVD世代交替效果,使得产品结构有了较大的变化,储存媒体则是在盘片厂扩厂过度下,价格受到相当程度的竞争.2001年光储存市场成长率也呈现衰退状况,为-3.74%,市场值为33,663百万美元,预期2004年时市场将扩大至39,639百万美元.

以平面显示特色著称的平面显示器市场,在2000年市场首度超越光输入类市场后,2001年占整体市场比重也达20.11%位居第三.产品以TFT-LCD为主体,占市场比值相当重要的地位,由台湾厂商在2001年间陆续步入量产阶段,供过于求导致TFT-LCD价格大幅滑落,使得市场规模虽然达到31,812亿美元,成长率仅微幅增加7.61%.预期在PDP与投影机产品逐渐成熟后,可望成为继LCD,LED显示屏之后的新重点平面显示器.预期到2004年可达42,353百万美元,并有可能跃居市场比重第二位.

历经光输出入类产品市场竞争激烈的阶段,以及市场需求未见起色的影响,市场值呈现微幅的变化,2001年世界市场值为28,327百万美元,仅较2000年小幅成长1.26%,预期至2004年时,其市场值虽仍有30,628百万美元,但市场比重仍有可能下降.

至于光电组件类市场在光电应用环境成熟的趋势下,包括LED,LD与光学组件等市场规模皆维持稳定的成长幅度,由2001年的20,580百万美元成长到2004年31,559百万美元.而雷射与其它光电应用类虽然比重不大,但在雷射加工机与医疗用雷射市场日渐扩大下,市场值可望由2001年的4,800百万美元,扩增到2004年的6,350百万美元.

台湾光电产业

光电产业为台湾当前重点发展的科技产业之一,就其表现也可反映在产值的快速成长上,就PIDA统计,2001年台湾光电产值达到4,042亿台币,相较于2000年3,344亿的总产值规模,成长达20.86%,不过相对于历年趋势幅度已经有减缓,在台湾投资环境仍未大幅好转之前,以及国际竞争环境趋于激烈的假设下,PIDA以保守的立场估计未来产值的成长幅度,且不排除未来产值成长有个位数字的可能性.

就表3中,可看出台湾光电产业产值在六大类的分项产业中,以平面显示器1,877亿的产值,占整体比重高达46.44%为第一位.第二位则是光储存(31.79%)产值亦达1,285亿元.第三位则是光输出入产业(12.14%),第四位则是光电组件(5.66%),光通讯排名第五(3.03%),雷射及其它光电应用(0.94%)居末.

集中发展趋势

在分项光电产业的表现上,光电组件产业产值为229亿元,成长率为4.64%.其中,发光组件如LED,LD在产值上成长趋于有限,主要是受到手机等应用市场不振,以及厂商抢单效应,而部分厂商转型及投入通讯发光组件的开发,过程上成效仍未发挥,产值成长较为有限,检光组件则在厂商投资效应发挥,特别是CMOS影像传感器产品在台湾晶圆代工厂产能支持,有较显著的表现,光学组件在台湾生产数字相机,以及光电相关应用产品的带动下,维持稳定成长.

平面显示器在年度成长率高达40.86%,主要来自于大尺寸TFT-LCD面板厂陆续量产.不过,在台湾各厂陆续开出产能,以及PC景气仍处低谷的压力下,面板价格节节下滑,直至第三季间才藉由不敷成本的售价,打开LCD Monitor市场,不过也使得台湾仍在发展初期的厂商饱受流血输出的压力,所幸在厂商成本控制的成效陆续发挥,以及市场需求快速成长的带动下,带动价格回稳,虽然全年度获利状态不佳,但也可见较为乐观的未来.

相对在通讯类与便携式信息产品产品皮若不振下,TN,STN面板的订单也呈现萎缩,为历年来较为罕见的情形.而投影机则是台湾厂商积极投入的领域,不过受限于高温多晶硅面板货源不易取得,厂商仍难突破瓶颈,年来厂商寻求包含LCOS,CGS,DLP等替代性组件已经见到若干成效,在应用产品方面,也有厂商投入于家用电视的开发.

在光输出入领域,虽然仍有491亿元的产值,成长率仅有-5.20%,主因在于传真机市场的萎缩,以及扫描仪过度竞争激烈,厂商推出经营等因素均不利于对产值成长,但厂商投入数字相机与开发多功能事务机(Multi-function Product, MFP)的努力,已经显现具体的成果.

光储存分项产业在2001年仍有12.76%的成长,产值为1,285亿台币,首度由位居台湾整体光电市场的比重第一位下降至第二.年度内较出色的为碟机类厂商,不仅在国际订单的流入,以及移转海外生产的生产优势带动下,不论是CD-ROM,CD-RW,DVD-ROM光驱,产量有相当的扩增.盘片部分则是仍在CD-R扩产过度膨胀下,市场供过于求情况仍然存在,在价格下滑侵蚀厂商经营的压力下,已经有若干厂商宣布退出市场,不过虽然有一度市场回稳,不过市场均衡型态并不稳定,加以权利金与倾销控诉等非经济因素的干扰下,盘片厂商表现仍为有限.

光通讯领域曾经受到国际投资热潮的带动,投资盛况曾经红极一时,但也随着热度的消减,投资家数与金额有相当程度的下降, 2001年产值达122亿台币,成长率17.76%.基本上此一情形反映出前期投资效应,特别是主动组件的生产对产值成长有相当贡献.不过由于台湾厂商偏重主动,被动组件的生产,相对上,次系统开发与系统整合能力,仍是台湾较为薄弱的一环.

至于台湾雷射及其它光电应用产业,生产方式偏重加工为主,雷射全像产量已经位居世界前三位之列,由于相关厂商数较为有限,故产值贡献较小,仍有稳定的成长.

十大光电产品表现殊异

台湾光电产品仍相当集中在特定产品上,其中产值前十大产品的比重就高达86%,也较往年略为上升.其中最大的比重来自TFT-LCD产值达1,280亿台币,成长率也达68.42%,这样的成绩表现上虽然亮丽,不过实质上TFT-LCD面板厂商却是处于亏损状态,幸而市场需求好转,展望2002年将有较佳的表现.而同属平面显示器领域,位居十大光电产品比重第四位的TN/ST-LCD的产值虽也达325亿台币,但是仍有相当程度受到下游手机与PDA产品市场萎缩的影响,部分二线厂商在过度投入产能扩张下,面临沉重的经营压力,而应用产品彩色化的趋势,也势必牵动台湾厂商向以单色产品的优势受到影响.

而CD-R盘片在进入门槛低厂商大幅扩产下,供过于求的情形抵销了CD-R盘片世界市场消费仍有成长的事实,量增价跌相抵下台湾产值仍有377亿台币,厂商因应DVD时代的来临,在DVD-R光盘片的开发上有着与世界一级大厂同步的成绩,在2001年产值成长就达583.93%的成绩.而亦属光储存类的CD-ROM,CD-RW与DVD-ROM碟机,则是分占产值十大的第三,五,十位,由于碟机厂商多数兼具三类碟机的生产能力,因此年度内碟机厂商表现不俗.

扫描仪产值虽有衰退,产值仍在271亿之间,位居产值十大第六位,数字相机的成长虽受限关键零组件缺件的问题,不过在代工模式的调整下,以及供货环节的纾解,加上国际订单陆续移转来台,对产值的贡献度逐渐提升,2001年产值达193亿台币.

前投式LCD投影机台湾厂商已经耕耘许久的项目,属于高单价产品,随着国际代工地位的强化,过去如高温多晶硅面板等重要零件供应已经较为放宽,产值达185亿台币.

除了产值前十大外,表3同时列计成长较为快速前十位.须先说明的,成长率较快的产品通常属于产品发展初期的产品,因为基期产值小,故相对的成长率较高,不过表中所列CD-RW碟机与TFT-LCD同时位居产值十大,反映出主力光电产品的地位的比重仍在上升中.可擦写类DVD碟机与盘片三项产品也是成长率相当注目的族群,至于光收发模块与光放大器两项光主动组件,反映了前期厂商投资扩厂的成绩,以上产品均为倍数级的成长,发展前景值得注意.

台湾光电产业发展特色

一,光电产业发展与信息产品相关联

早年台湾光电产业系以传统光学为起点,而后进入以LED为主的光电半导体市场,再跨入与信息相结合的光输出入,光储存领域,再进入电显示器,发展轨迹与台湾信息产业的发展息息相关,以台湾十大光电产品为例,仍与信息产品相关性高.

二,以中小企业为主体,经营规模逐渐扩大

近几年来台湾光电业者有经营规模逐步扩大的趋势,新上市,上柜公开发行的家数增加不少,且不少经营有成的光电企业原为集团企业下分立而出,但现阶段已经有「青出于蓝,而更甚于蓝」之势.

三,多以开拓市场为主,非市场创造者

以产销价值链而言,台湾光电业擅长以发挥量产优势为创造企业利润,偏重对市场规模的掌握,相较之下常在光电产品生命周期中已经进入发展期或成熟期时才切入,因此对于新技术与趋势的掌握度落后于美,日大厂,对规格制定能力较不足.

发展前景

由全面性的经济景气,再检视到光电产业的发展规模,虽然在国际整体环境面有着沉重的复苏压力,世界光电市场规模也出现首度的负成长,从另一个角度来看,亦可看出光电产业已经晋身主力产业之林,才会有与国际景气趋势出现的同步变化,随着应用环境日趋多元,新的光电科技应用领域也正不断的新生与扩张,仍可对产业前景抱以乐观的看待.

激烈竞争

然而,发展光电产业之重要性已为各国所认同,但光电产业为技术,资本密集之产业,具有相当程度的进入障碍(Entry Barrier).目前,除日,美等技术领先国持续投入,亚太新兴国家如韩国,亦在积极发展光电产业,其对各国经济成长的贡献度也越来越高.未来由于各国的争相投入,今后市场竞争愈见激烈,将是无法避免.

展望未来

值此光电产业蓬勃兴起之际,也蕴涵着两岸光电产业庞大的合作空间,以大陆方面长久发展的学研基础,富饶的人力资源,若能结合台湾方面国际运筹(Global Logistic)能力,与反映快速弹性灵活的经营管理机制,相信两岸光电产业的携手并进,将可成为在世界舞台中不可忽视的新势力.

在互联网风口之后，以光电子为代表的先进科技将焕发前所未有的活力，光电子创新应用技术将与生活更加紧密结合，催生出更多智能应用，体现科技以人为本的精髓。