摘要:光电子技术是信息时代的核心技术和高新技术产业革命的源泉,是突破诸多“卡脖子”技术的关键所在,对经济发展具有巨大的乘数效应。2022年6月28日,习近平总书记在武汉考察时指出,光电子信息产业是应用广泛的战略高技术产业,也是我国有条件率先实现突破的高技术产业。我省的光纤光缆技术、光器件及光模块技术、光系统设备、激光技术已处于国内领先的位置,是全球最大的光纤光缆研制基地、国内最大的光器件研制基地和国内最大的激光产业基地。但仍存在投入能力不足、产出效益不佳、协调发展不够等短板弱项,为此课题组提出促进创新要素融合,占领光电子信息科技创新高地;多城联合“光电+X”,扩张光电子信息产业创新高地;优化人才环境,圈定光电子信息人才创新高地;强化科技金融,抬高光电子信息投资创新高地等对策建议。
一、湖北光电子信息产业科技创新发展现状
光电子信息产业是基于光电子学和光电子技术的产业。概括地说光电子信息产业就是“光电+X”多元应用的产业,如“光芯屏端网”产业。光电子信息产业里的“电”,是以电子为核心的产业,例如集成电路产业。在当今信息产业中占主导地位,以美国硅谷为发端,从基础研究、设计、生产到制造,整条产业链基本由美国所控制。我国现在的很多“卡脖子”技术问题,也都卡在“电”上。我国的整个电子产业,从最上游的EDA设计软件,到集成电路的设计生产、制造环节,再到以集成电路为基础的系统软件(如操作系统),乃至整个产业生态都存在“卡脖子”问题。
光电子信息产业,就是原有的集成电路产业加入了光元素。在这一领域,我国研究及产业与国际上差距较小,国内外都还处于蓬勃发展阶段,产业生态远没有成熟和成型,有机会形成以中国为主导的生态体系,实现全面引领。
(一)湖北光电子科技基础良好
湖北光电子高技术人才聚集。光学专家徐红星院士、武汉光电国家研究中心主任骆清铭院士、光谷实验室主任邵新宇院士等多位院士领衔推动湖北省光电子信息产业技术发展。光谷汇聚了全球顶尖光电子领域人才,目前光电子领域拥有全职院士12名、国家自然科学基金委创新研究群体7个,已形成超过2000人的高精尖科研队伍,是全球光电子领域高端科技人才最集中区域之一。
湖北光电子研究机构众多。武汉大学、华中科技大学、武汉理工大学、武汉邮电科学研究院、中科院精密测量科学与技术创新研究院等光电子科研单位,以及一批国家级、省级实验室,如武汉光电国家研究中心、光纤通信技术和网络国家重点实验室、光纤传感技术与网络国家工程研究中心、湖北光谷实验室等,为湖北光电信息产业打下了深厚的基础。
湖北光电子科技成果丰硕。在全球十所知名光学机构中,武汉光电国家研究中心2008—2021年科学引文索引扩展版论文总数、被引总频次、ESI高被引论文数均排名第一,位列国际光电领域基础研究第一方阵;陆培祥教授团队在国际上首次理论突破百阿秒壁垒,产生1.3微焦阿秒激光,单脉冲能量保持世界第一;李培宁、张新亮教授团队突破性证明了传统的双折射晶体中存在“幽灵”双曲极化激元电磁波,革新了极化激元基础物理的教科书定义,对凝聚态物理、光物理、电磁学等领域的基础原创研究具有重要指导意义;韩宏伟教授在国际上研制出“至今最高稳定性”器件,被国际上称为“武汉电池”和“韩电池”。新一代相变存储器芯片、掌握国际话语权的100kW高功率光纤激光器、显示亮度增强6万倍的“点亮肺部”MRI等一批科研成果,问鼎国际学术前沿,打破国外封锁,实现了从0到1的突破。
(二)湖北光电子信息产业发展态势良好
湖北光电子信息产业集群领先全球。“中国光谷”经过近40年建设,已成为全国最大的光器件研发生产基地、最大的激光产业基地,也是全球最大的光纤光缆研制基地。在“中国光谷”云集了一批激光、光学与光通信的龙头企业,如华工激光、锐科激光、高德红外、长飞光纤、烽火科技等。“中国光谷”“光芯屏端网”产业基本涵盖了光电子信息的各个门类,截至2021年底,“中国光谷”“光芯屏端网”产业规模达6000亿元,是我国参与全球光电子产业竞争的主力军,“中国光谷”正加速迈向“世界光谷”。
湖北光纤光缆处在全国第一梯队。湖北武汉产生了中国第一根光纤、第一个光传输系统、第一个光通信国际标准。预制棒直径和单棒拉丝长度两项数据均属于全球最高水平。湖北光通信产业已成长为国内龙头,光纤光缆产业和器件模组产业国际市场占有率分别为25%和12%,光通设备处于第一梯队。
湖北激光成为国内龙头产业。湖北在国内率先突破了光纤激光器、超快激光器、半导体激光器芯片等一批核心技术,牵头制定了国内激光装备行业的首个国际标准,创造了60多个“第一”。激光微码雕刻装备、超薄玻璃激光微纳切割装备、IC载板激光刻蚀装备等达到全球领先水平。湖北激光产业成长为国内龙头产业,光电器件占全国市场的60%,激光设备品种占国内市场70%、产值占50%。
湖北光芯片技术取得新突破。光芯片是光模块里的核心器件,是突破“卡脖子”的关键核心技术。当前,国内光模块市场正从100G向更高速率的400G切换,国际市场主要以400G为主。我省弯道超车将目光锚定于更高速率的800G,国家信息光电子创新中心研制出全球首款800G硅光调制器芯片。我省在芯片领域还取得了一系列创新成果:全球首款128层QLC存储芯片、我国首款1.6Tb/s硅光互连芯片等。
二、湖北光电子信息产业科技创新存在的问题
(一)投入能力不足,建议挑选重点领域精准投入
分析近10年全国各省市光电子信息产业投入力度,虽然湖北光电子信息产业研发经费占营业收入比重连续3年都保持在4%左右,排名全国第一,但研发经费绝对数不足广东的10%、江苏的30%、浙江的55%,排名全国第七。我省光电子信息企业的融资能力较差,上市的光电子信息企业数不到广东的20%和江苏的40%。我省科技金融发展落后,金融机构贷款余额排名第12,贷款金额不足广东的30%、江苏和浙江的40%。
建议挑选重点领域精准投入。以光芯片、光传输、光计算、光传感和光电集成等关键技术为突破重点,以“精准补短板,快速强弱项”为引资导向,实施关键技术突破专项,攻关光电子关键技术瓶颈、缩小国内外技术差距、强化自主可控优势。
(二)产出效益不佳,建议精准对接创新链—产业链—价值链
虽然近两年我省的光电子新产品开发能力有较大提升,新产品收入占企业收入近50%,但10年平均仅占31%,全国排名第11。我省光电子新产品出口创汇能力较差、利润率较低,这两项指标全国排名第15。新产品出口收入不足广东的2%、江苏的3%、福建的12%;人均利润率不足广东的11%、江苏的14%、上海的25%。
建议精准对接创新链—产业链—价值链。围绕“光芯屏端网”核心产业链优化创新链集成,立足创新链构筑立体持久的价值链,加快建设政产学研平台强化光电创新链,强化光纤光缆、光芯片、光器件、光材料、光显示、激光器等关键核心技术能力,推出“引资紧链—补链—强链—固链”的深度融合政策体系。
(三)协调发展不够,建议多要素—多系统—多区域深度融合发展
用R&D投入、发明专利数、新产品收入、全员劳动生产率、人均利润、金融机构贷款余额、技术市场输出技术成交额等20项指标对我国各省市光电子信息产业科技创新能力进行综合评价发现,近10年我省光电子信息产业科技创新投入能力、产出能力、效益能力、环境支撑能力等4个方面的平均评分值分别为72分、59分、61分、66分,我省光电子信息产业科技创新能力综合评价值和协调度分别是64分和95分,属于中等水平的高度协调发展。
建议多要素—多系统—多区域深度融合发展。激发产业集群中龙头企业的“溢出”和“瞪羚”作用,强化企业集群的协同创新效应,系统打造光电信息研发中心、光电产业融资渠道、光电技术创新平台、光电产业链集成体系,构建产业链上下勾连、产业集群内外互联的全过程创新链体系,强化光电子信息力量的多系统融合。
三、湖北打造光电子信息产业科技创新高地对策建议
(一)促进创新要素融合,占领光电子信息科技创新高地
一要着力建设国际光电子研发产业基地。面向国际,开展光电子国家实验室成果转化与产业化专项行动,重点围绕有辨识度、有基础、有重大战略需求的研究,建设一体化先进设计制造平台,实体化运营,聚合资源,发挥群体效应。持续推动高标准建设光谷科技创新大走廊,对标国家实验室,加快建设湖北实验室(诸如光谷实验室、珞珈实验室等)。围绕光电子信息产业走廊,筹划共建光电子信息产业配套园,承接输送光电子研发产业基地的创新与资源。以“光”筑梦,随“光”逐梦,打造光电子领域的国家战略科技力量,建成稳定强大的国家队,实现光电子技术的创新超越,建成世界一流的光电子技术原始创新重大战略平台,着力打造前沿领域原始创新策源地。
二要同步关注世界光电科技前沿与产业链生态发展。发挥我省科教资源富集优势,坚持促进科教资源优势转化为发展优势,强化科技创新策源功能,打造全国顶尖、全球一流的光电子信息科技创新高地。瞄准世界光电科技前沿,做好基础研究和应用基础研究,围绕产业链部署创新链,围绕创新链布局产业链,加快光电子信息产业“卡脖子”技术攻关,全面强化产业基础高级化、产业链现代化科技支撑。精心布局,着力开展重大专项“揭榜挂帅”与“自立自强”综合行动,搭好光电子新赛道,实现“换道超车”。
三要围绕需求牵引紧密开展多学科交叉探索。将光子学应用到储能、制造、生命健康、建筑等领域,需求牵引光电科技创新可持续化。例如紧密结合湖北生命健康产业优势,开展联合创新,将光电成像技术和生物医学相结合,探索大脑奥秘、精密制造加工人体器官、疾病检测和诊断等。助推我省光电技术交叉学科协同推进产业融合与科技创新,将机械工程、材料科学与工程、生物医学工程、电气工程、计算机科学与技术、控制科学与工程、测绘科学与技术、安全科学与工程等学科与光电技术深度融合,促进A类学科综合成长与全面开花,打破阻碍科技成果转化的瓶颈,激发产业链价值链分解重构与功能升级。
(二)多城联合“光电+X”,扩张光电子信息产业创新高地
一要打造城际互联的光电子信息产业走廊。创新光电子信息产业共建—共推—共享的跨区发展机制,以光谷科技创新大走廊发展战略规划的“一核一轴三带多组团”空间布局为基础,打造世界级光电子信息产业带。发挥武汉国家光电子信息产业基地引领作用,加强基础研究与应用研究布局,实现前瞻性基础研究与引领性原创成果重大突破,抢占产业技术制高点,若干领域进入全球价值链中高端;辐射带动葛店经开区、黄石经开区、黄冈科技园、咸宁高新区等园区,布局新型显示、集成电路等产业上下游配套项目,发展智能终端、电子元器件、物联网等领域。从交通互连、信息互通、技术互研、人员互动、资金互流、政策互推等方面打造融合支撑光电子产业发展的“湖北军团”产业集群。
二要建立以中国光谷为核心的“光电+X”产业联动机制。光谷的“光芯屏端网”产业基本涵盖了光电子信息的各个门类。在激光器、激光加工、光纤、光电模块、光电芯片、显示屏等产业,以中国光谷为龙头,突出光电优势,在全省构建光电子信息产业体系,在知识产权保障的基础上,构建智能互联的知识“溢出”平台与光电子技术群落,打破行业、学科壁垒,大力推动“光电+X”国家级专精特新“小巨人”产业集群与“1+N”园区创新组织模式发展。
三要构建多元—包容—同—集群的产业创新体系。依靠国家重大科技基础设施、国家研究中心、国家重点实验室、国家制造业创新中心、国家工程研究中心等十多个国家级研究平台,借助华工科技、长飞光纤、长江存储等龙头企业的产业配套,积极吸收各类创新型光电中小微企业,在产业集群内部打造从基础研究到产业化研究环节的全创新链体系,建设更加高效和具有关键核心技术创新突破的新产业集群模式,形成“核心+联盟+生态圈”的创新格局。确立龙头企业的“链长”责任与权益,确立多元企业的“链属”关系,探索“龙头企业牵头、中立性机构运营”的“联动”机制。
(三)优化人才环境,圈定光电子信息人才创新高地
一要建成稳定强大的光电国家队。人才是第一资源,更是高科技产业发展之根。要建立大师级科学家、领军型企业家、战略式创业风险投资家集群共生新机制。强化高层次人才引进和培养工作,进一步落实国家和我省各类人才计划,完善高端人才优惠政策,建立“国际引智中心”和“人才特区”,保障高端人才乐意来、留得住。强调系统规划、精细管理、工程控制与高效创新的管理理念,汇聚一支长期稳定从事光电子技术与产业的多层次、高水平研究队伍,形成独树一帜的国家战略科技力量,建成稳定强大的国家队。
二要共筑光电子研发科研梦。围绕光电创新城际大走廊,构建光电人才“舒适区”,打破人才流动的边界和身份属性,实现人才和创新资源自由融通,激发人才的“梦想追逐之旅”。深入推进科技成果“三权”改革,给予“产学研教授”更多的权限与协调沟通渠道。建立科技成果转化转移奖励积分制,为孵化器、专精特新、转移转化机构、高校科研院所提供科研圆梦路径支持。
三要推动“人才返投”机制。激发光电子人才的创新主人翁精神,鼓励光电子信息企业设立技术股、创业股和管理股,从企业产权结构上解决智力、知识等无形资产有形化问题。努力培养一批具有企业家头脑的科学家和有科学家头脑的企业家及管理人员,建立有利于人才脱颖而出的机制。逐步构建光电子智力合伙人投资引导基金,激发光电子科技与金融的深度融合,下好关键技术突破与产业快速成长的先手棋。
(四)强化科技金融,抬高光电子信息投资创新高地
一要聚焦光电子信息发展重点提供金融支持。重点加强对光电子产业重大研发项目和产业化项目、光电国家实验室和国家工程研究中心、光电子重点企业以及产业技术创新战略联盟的投资力度,突出协同创新和成果转化,抢占光电子高端产品前沿,加快孵化光电“专精特新”新生力量。
二要量身定制光电子信息企业金融产品。引导银行业等各类金融机构支持光电子产业,支持商业银行设立科技分支行、科技金融事业部、科技贷款中心等专营机构,提供契合科技创新创业特征的科技信贷产品和服务。利用创业板与风险投资为主体的资本支持体系,加快创投、私募股权以及创业引导基金、光电子产业引导基金的发展。积极探索创新人才股权激励代持基金、知识产权证券化、私募股权二级交易市场等多元化金融产品和服务。引导社会资金流入光电子信息产业,鼓励光电子企业做大做强上市融资。
三要增大对光电子信息企业的政府金融支持力度。加大财政政策扶持力度,完善政府采购政策、财政补贴及税收减免等奖励政策,尤其注重需求侧政策支持。发挥政府天使投资和创业风险投资引导基金作用,通过参股方式设立一批面向光电子细分领域的子基金。实施“耐心资本”助力计划,支持面向前沿科技成果产业化的长期价值投资。创新国有资本创投管理机制,建立激励与容错机制。创新产业基金运营模式,加快光电产业链金融体系建设,打造光电“产业链+金融链+服务链”一体化政府金融支持体系。
注:本报告为2022年度省软科学研究项目——《湖北打造光电子信息产业科技创新高地现状与对策研究》(项目编号2022EDA005)研究成果。
