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光电子市场空间广阔 产业链亟待完善

导读: 日本OITDA(光产业振兴协会)的一份报告预测,光电子产业将在未来社会中起到重要的作用,包括信息应用、能源节约、生物医疗等等,可以说,光电子产业是21世纪的支柱产业之一。

中国科学院院士 清华大学教授 周炳琨

日本OITDA(光产业振兴协会)的一份报告预测,光电子产业将在未来社会中起到重要的作用,包括信息应用、能源节约、生物医疗等等,可以说,光电子产业是21世纪的支柱产业之一。

展望未来,光电子产业还将继续蓬勃发展。就市场需要而言,光电子产业主要在以下几方面可能有比较大的增长空间:光网络和光接入网,如光纤到户(FTTH);光存储中的蓝光光盘存储、光全息存储;光显示中的大尺寸LCD显示器、OLED显示器;半导体照明及太阳能电池利用;此外,在光纤传感、医疗领域也有比较大的增长空间。在这些领域中,光存储和光显示所占份额最大,已经超过50%。

光显示:
LCD/PDP/OLED各有千秋
光显示行业主要包括两个领域:传统阴极射线管(CRT)显示器和平板显示器(FPD)。平板显示器又包括:液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)、有机发光显示器(OLED)、场致发光显示器(FED)、电致发光显示器(ELD)等。前一个领域现在已经处于技术衰退期,从PC显示器到电视机,大量的平板显示器已经涌入市场。2003年CRT的市场占有率已经降为43%,FPD的市场占有率已达到57%,平板线显示器取代传统CRT显示器已经是大势所趋。

下面要讲的两个市场是以LCD(liquid crystal display)、PDP(plasma display panel)为代表的主流平板显示技术,还有以OLED为代表的新兴平板显示技术。

LCD和PDP
LCD显示器的主要特点为分辨率高,功耗低,寿命长,成本相对高;PDP显示器的主要特点为屏幕尺寸大,成本相对低。

PDP(等离子)平板显示技术由于其成本优势主要应用在尺寸超过40英寸的大屏幕彩电,而TFT-LCD在40英寸以下彩电市场具有较强的竞争力。TFT-LCD与PDP相比有分辨率高的优势,因此随着TFT-LCD技术的不断完善和成本的降低,它也将在大屏幕彩电市场对PDP构成挑战。40英寸市场将掀起一场价格战,据韩国电子显示工业研究联合会(EDIRAK)的分析,PDP仍然有很多降价因素,而且它需要的资金比LCD的一半还要少。虽然LCD有更好的屏幕质量,但PDP可能在不久的将来赶上它。因此,在这一尺寸的市场上肯定有一场价格战。以三星公司为首的平板显示器供应商都在积极扩大产能,建设新的生产线以满足市场需要。

LCD显示器发展的主要方向是:从PC显示器转向家用电视,不断扩大屏幕尺寸,降低成本,提高亮度。PDP显示器发展的主要方向是:不断降低成本,提高画质。

国内目前有京东方、上广电两家厂商生产LCD,但技术不够先进。在这种情况下,中国彩电企业将面临两方面的压力。一是价值挤压,由于产业价值重心显著上移,从彩电整机向显示面板移动,中国企业所得的价值份额会越来越低。二是上游挤压,纵向一体化的大企业可通过控制上游关键部件、操纵上游产品价格和交叉补贴等方式,使中国企业被边缘化。由于平板显示器生产线所需投资巨大,例如第七代LCD生产线投资高达数十亿美元,对于中国彩电企业而言很难独自承担。在这种情况下,如何在国家政策引导下走引进消化吸收再创新的道路,实现跨越式发展,是中国企业面对的严峻挑战。

OLED显示器
有机电致发光(Organic Electro Luminescence),简称为OEL,是近几年最热门的发光技术之一,而其中小分子有机电致发光元件被称为有机发光二极管OLED(Organic light-emitting diode)。OLED的主要优点是主动发光,亮度高,效率高,视角大。

1997年日本先锋电子推出了商品化的OLED产品——汽车音响显示屏,这极大地鼓舞了业界对OLED的投资信心。据统计,现在全球加入OLED市场竞逐的厂商有百家以上,都想在这一新兴显示技术的未来市场上占得先机。2005年世界OLED市场规模为5.18亿美元,随着各大厂商的积极投入及量产技术的发展,OLED市场将会继续高速增长,预测2009年OLED产业规模有可能突破50亿美元。

目前,OLED主要应用于小尺寸屏幕显示,如手机、数码相机、MP4播放机屏幕等等。OLED成为大屏幕显示主流还有很长一段路要走。首先,LCD和PDP还拥有着强大的市场,作为刚推出的一项新技术,是难以在短时间内占领LCD目前所控制的市场份额的。其次,目前OLED还存在一些技术问题,如寿命相比LCD要短。此外,由于工艺和成本问题,OLED大屏幕产品还无法实现大规模生产。但专家们普遍相信,到2010年后,OLED的显示屏将可能逐渐取代LCD显示屏。

光通信:需要新业务拉动
当今社会信息爆炸,社会对信息容量的需求猛增,而光通信的出现使大容量信息传输成为可能。光通信产业在光电子产业中占有很重要的地位,它可以划分为三个部分:光传输设备、光纤光缆、光通信器件。其中光传输设备主要是指光通信的传输系统解决方案,包括DWDM(密集波分复用)产品、SONET/SDH产品,还有ASON(自动交换光网络)、CWDM(粗波分复用)、MSTP(多业务传输平台)、ULH(超长距光传输)等先进技术。光纤光缆是光传输的媒介。光通信器件主要是指光通信系统中使用的有源及无源光器件,包括半导体激光器、半导体光放大器、光纤放大器(EDFA)、WDM复用/解复用器、连接器及耦合器等等。光通信产业自2000年下半年达到最高峰后,整体产业走势低迷,直到2004年底,逐渐有了复苏的趋势,其主要原因是信息需求增加,对通信带宽的需求与日剧增。

光传输设备
2003年-2004年,光传输设备领域已经出现了回暖的迹象。全球光网络设备市场的重要供应商阿尔卡特2004年的第二财季销售收入同比增长了3.7%,达到31亿欧元。实际上,光传输设备产业的复苏预示着光通信产业复苏的全面开始。当前光传输设备产业发展主要有三个趋势:投资热点从光骨干网转向光城域网,新技术如ASON、MSTP等开始占领市场,光接入网,例如FTTH等正在成为研发热点。 

光纤光缆
2002年光纤光缆进入了产能过剩阶段,全球光纤光缆市场需求大幅萎缩,需求量从2001年的约1亿公里下降到约6000万公里。光纤光缆制造成本增长的同时价格下跌,使得光纤光缆企业处境越发艰难。康宁副总裁兼光纤业务总经理Eric S. Musser先生在OFC/NFOEC2005提出,未来的趋势是:低水吸收峰光纤、50mm多模光纤、G.656光纤、塑料光纤(POF)将成为新的市场热点。

我国企业目前已经有能力规模生产所有市场需要的光纤光缆产品。在光缆产品方面,已能够根据市场的需要开发出新的产品,包括海底光缆、ADSS、OPGW等特种光缆领域。在光纤产品方面,国产光纤已经得到了市场的高度认可,在国内干线线路上的使用量累计已经超过2000万芯公里。但由于产能过剩的影响,国内企业前景并不乐观。 总体看来,光纤光缆产业的复苏还需要一段时间,产能过剩的问题还会继续。

光通信器件
光通信器件产业也出现了回暖迹象,从全球角度来看,2004年光器件的出货量明显增大。在光无源器件方面,国内企业虽然占有一定的份额,但仍缺乏关键技术的自主知识产权,成为发展的瓶颈。国内企业近10年中发展非常迅速,出现了长飞、烽火等大批优秀企业,它们走引进消化吸收再创新的道路,经过不懈努力,今天这些公司生产的光有源无源器件在国内乃至国际市场上都极具竞争力。

总体来看,光通信产业已经出现了回暖的迹象,但要恢复2001年以前的水平还需要一段时间。光通信产业发展的根本动力在于新业务的出现,随着例如IPTV等宽带业务的加速发展,光通信产业的全面复苏将会到来。

光存储:波长越来越短密度越来越高

光存储主要是指以光盘为媒介,利用光进行刻录和读取信息的存储技术。

光存储产业主要包括关键器件、集成部件和整机三个部分。光存储技术的主要优点是:易于低成本大量复制、容量较大,所以非常适用于大容量信息的保存和传播。

比起光通信产业而言,光存储产业发展相对平稳。光存储技术存储量发展趋势大致如下图。

半导体激光器(LD)是光存储系统中的关键部件,CD主要使用波长为780nm的半导体激光器,DVD使用波长为650nm红光半导体激光器,蓝光DVD则使用波长为405nm的蓝光LD。这一部分的专利技术基本上被国外,尤其是日本公司所持有。

CD存储市场基本上已经饱和,市场总量开始下降,而DVD的需求量则开始上升。2002年,DVD激光器销售总量为1.48亿只,销售额为4.48亿美元。据有关组织预测,用于DVD的650nm激光将会以每年7%的增长率增长,到2009年将达到15亿美元。主要的生产商有日本索尼、夏普、三菱以及Matsushita,这些厂商市场占有率达75%。

对于我国而言,基本的局面是市场和产量巨大,但缺少自主知识产权。2005年上半年中国光存储销量比2004年同期上涨16.8个百分点,市场增长速度超出前期市场预期。

据统计,全球80%以上的光盘机核心部件光学头,85%以上的播放机,75%以上的刻录机都产自中国。虽然80%以上的光学头在中国生产,但中国企业自主生产的仅占7%,而且大都是CD光学头。播放机产量虽然很大,但大部分都是组装加工。刻录机几乎都是由外资企业生产的,中国企业较少涉及。

此外,光盘机的专用芯片则全部依靠进口。以DVD产业为例,用一位日本专家的话说:“在世界DVD产业笑脸曲线(也称U型曲线)中,中国在笑脸的下巴端——只拥有较强的组装加工能力,并不掌握标准和核心专利。而日本和美国分别处在曲线的两个上端,日本企业几乎掌握所有的核心专利技术,包括95%的光学头、99%的光学镜头等核心部件专利;而美国凭借好莱坞强大的节目制作能力,成为全球光盘节目内容最大的制作基地。”

这种情况正是一种以廉价劳动力,消耗资源,破坏环境为代价的经济增长方式的写照。 它从一个侧面说明党中央提出“增强自主创新能力,建设创新型国家”重大战略决策的正确性,说明专利、标准、品牌、商标等对于企业自主创新的关键意义。

在光存储产业上,主要发展趋势是波长越来越短,储存密度越来越高。现在市场以红光DVD为主流,但蓝光DVD将很快进入市场。

能源及半导体照明:极具发展潜力
能源是本世纪全球性的最为突出的问题,能源产业在将成为全球的支柱产业之一,这一领域的市场潜力将会极为巨大。

在光电子产业里,用于能源领域最有代表性的是半导体照明产业和光伏产业(太阳能电池)。

半导体照明
半导体照明最关键的器件是白光LED,半导体照明由于具有无污染、寿命长、发光效率可以比传统照明高很多等特点,将成为有效的节能和环保照明手段。专家们为此算了一笔账,我国目前每年用于照明的电力接近2500亿度,如果将来能有1/3采用半导体照明,每年就可节电800亿度左右,相当于三峡电站的年发电量。

世界三大照明厂商——通用电气、飞利浦、奥斯拉姆都已相继与半导体公司合作,成立半导体照明公司。这些进展预示着半导体照明产业的一个跨越式发展的临界点即将到来。

但是,现在白光LED的发光效率还不足以取代传统荧光灯照明,专家预测在2015年以后,半导体照明的春天才会逐渐到来。在此之前,LED产业还主要集中在背光源、汽车灯、特种照明灯、传统信号灯市场等方面。

太阳能电池
光伏(太阳能电池)产业则是另外一个有着光明前景的产业,大阳能是取之不尽,用之不竭的。1999年以来,在世界各国尤其是美、日、德等西方发达国家先后发起的大规模国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划的刺激和推动下,世界光伏产业以每年30%以上的增长率保持着高速发展。

业内专家预测光伏发电将在21世纪前半期成为重要的基础能源之一。面对如此广阔的发展前景,光伏企业存在急于扩张产能的倾向。但客观存在的现实是,一方面整个产业链的扩张并不是同步的,呈现出了整条产业链“下大上小”的“金字塔”格局,硅片厂商的产能扩张速度明显滞后于电池片厂商;另一方面为保障本国太阳能电池的国际竞争力,出口太阳能电池板所需核心原材料的日本、德国、瑞典等国家纷纷削减了对中国的供应量,国内光伏下游企业多数处于“无米之炊”的境地。

对于中国来说,现在最重要的是自主创新解决太阳能电池板的产业化和供应问题。

 

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