1、半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)的形成
我國(guó)的半導(dǎo)體激光器技術(shù)早期與國(guó)外發(fā)展同步,但是長(zhǎng)期受制于產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后的影響,一直徘徊在科學(xué)研究的范疇。直到新世紀(jì),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步,作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的半導(dǎo)體激光器行業(yè)也得到了巨大提升。
我國(guó)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,部分國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體激光設(shè)備和光源技術(shù)已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平,至2011年,我國(guó)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。目前我國(guó)在LD外延材料、芯片制造、期間裝封等方面均已掌握自主知識(shí)產(chǎn)品的單元技術(shù),且部分核心技術(shù)具有原創(chuàng)性,初步形成了從上游材料、芯片制備、中游期間裝瘋及校友集成應(yīng)用的比較完整的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)體系。
2、半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)的分布格局
我國(guó)半導(dǎo)體激光加工產(chǎn)業(yè)可以分為四個(gè)比較大產(chǎn)業(yè)帶,珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、華中地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)。這四個(gè)產(chǎn)業(yè)帶側(cè)重點(diǎn)不同,珠三角以中小功率激光加工機(jī)為主,長(zhǎng)三角以大功率激光切割焊接設(shè)備為主,環(huán)渤海以大功率激光熔覆和全固態(tài)激光為主,以武漢為首的華中地區(qū)則覆蓋了大、中、小激光加工設(shè)備。這四大產(chǎn)業(yè)帶中,以華中地區(qū)尤其是武漢最具代表性,中國(guó)"光谷"的稱號(hào)便是有力的證明。武漢地區(qū)可以說(shuō)見(jiàn)證了中國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有、從弱到強(qiáng)的整個(gè)歷程,是中國(guó)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展的縮影。
圖表1:中國(guó)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)區(qū)域分布
3、我國(guó)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)
?。?)產(chǎn)業(yè)區(qū)域發(fā)展集中,各產(chǎn)業(yè)帶定位明確
我國(guó)激光企業(yè)具有群體聚集性,主要分布在五個(gè)產(chǎn)業(yè)帶:珠三角、長(zhǎng)三角、華中、環(huán)渤海地區(qū),以及新興的東北工業(yè)振興區(qū)。另外,西部產(chǎn)業(yè)帶也將成形。其中,特別值得一提的是東北工業(yè)區(qū),不少激光企業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好。這五個(gè)產(chǎn)業(yè)帶側(cè)重點(diǎn)不同,珠三角以中小功率激光加工機(jī)為主,長(zhǎng)三角以大功率激光切割焊接設(shè)備為主,環(huán)渤海以大功率激光熔覆和全固態(tài)激光為主,以武漢為首的華中地區(qū)則覆蓋了大、中、小激光加工設(shè)備。
?。?)半導(dǎo)體激光在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用
無(wú)應(yīng)用無(wú)市場(chǎng),據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),21世紀(jì)進(jìn)入以半導(dǎo)體激光器為代表的新型激光顯示時(shí)代。以半導(dǎo)體激光器為核心的激光技術(shù),在科學(xué)研究、工業(yè)制造、國(guó)防建設(shè)、生物醫(yī)療、信息產(chǎn)業(yè)、資源環(huán)境以及文化娛樂(lè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
?。?)下游市場(chǎng)需求日益增長(zhǎng)
目前,激光加工制造技術(shù)目前呈現(xiàn)一個(gè)飛速發(fā)展的趨勢(shì),同時(shí)國(guó)內(nèi)激光加工行業(yè)也面臨著極好的機(jī)遇和挑戰(zhàn),這是因?yàn)榧す饧庸?yīng)用市場(chǎng)的需求日益增長(zhǎng),國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)也存在新格局,激光加工技術(shù)亟需有一個(gè)大的突破與發(fā)展,如此機(jī)遇勢(shì)不可當(dāng)。
光電子產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一,激光及激光器技術(shù)是光電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一。國(guó)家十二五規(guī)劃綱要中將加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)作為十二五時(shí)期的主要目標(biāo)和任務(wù)之一,并將戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)定位為先導(dǎo)性、支柱性行業(yè),這對(duì)電子元器件行業(yè)構(gòu)成長(zhǎng)期利好,產(chǎn)業(yè)環(huán)境有利于行業(yè)的發(fā)展。隨著激光技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的拓展,與激光相關(guān)的元器件市場(chǎng)需求將不斷增加。未來(lái)的激光應(yīng)用對(duì)于激光器的功率、可靠性、能耗、使用便捷性等方面的要求將越來(lái)越高。
?。?)政府支持力度較大
發(fā)展激光產(chǎn)業(yè),政府的引導(dǎo)和支持不可缺少。從當(dāng)今激光市場(chǎng)的發(fā)展和政府的引導(dǎo)情況可以看出,作為高新技術(shù),"振興制造業(yè)"給激光技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)更大的發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)將涉及國(guó)家安全、國(guó)防建設(shè)、高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和科技前沿發(fā)展的激光加工技術(shù)列為關(guān)鍵支撐技術(shù),將給激光加工機(jī)的制造和升級(jí)帶來(lái)很大的商機(jī)。
如陜西省重點(diǎn)投資激光和3D打印,為了解決企業(yè)研發(fā)及成果轉(zhuǎn)化的后顧之憂,為科技企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展創(chuàng)造可靠的保障,陜西省率先建立科技保險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制,由財(cái)政補(bǔ)貼資金,為投資風(fēng)險(xiǎn)埋單。科技保險(xiǎn)補(bǔ)貼對(duì)象涵蓋財(cái)產(chǎn)險(xiǎn)類、責(zé)任險(xiǎn)類、人身險(xiǎn)類、出口信用多個(gè)產(chǎn)品,為企業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)、科技成果轉(zhuǎn)讓建立了保險(xiǎn)保障機(jī)制。
4、我國(guó)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)劣勢(shì)
(1)技術(shù)實(shí)力與國(guó)外相比差距較大
經(jīng)過(guò)近幾年來(lái)的開(kāi)發(fā),我國(guó)高功率半導(dǎo)體激光器的研制和生產(chǎn)技術(shù)已有了一些基礎(chǔ)和實(shí)力,但與國(guó)際迅猛發(fā)展的勢(shì)頭相比,我們還有一定的差距。要開(kāi)發(fā)實(shí)用化的高功率半導(dǎo)體激光器,趕上國(guó)際先進(jìn)水平,仍需要作出很大的努力,尤其是半導(dǎo)體激光芯片技術(shù)方面。
盡管半導(dǎo)體激光器已經(jīng)比較成熟,得到了廣泛的應(yīng)用,但大功率半導(dǎo)體激光器性能有待進(jìn)一步提高,如激光性能受溫度影響大,光速的發(fā)散角較大,激光器的壽命與可靠性須進(jìn)一步提高。國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體激光技術(shù)與日本、美國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比有較大差距,特別是近幾年發(fā)展起來(lái)的藍(lán)光激光器更是如此。我國(guó)目前在激光產(chǎn)業(yè)方面,創(chuàng)新能力較差,高檔次激光產(chǎn)品較少,智能化、自動(dòng)化程度較低,不能提供性價(jià)比高的產(chǎn)品,缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
?。?)關(guān)鍵材料和配件不能自給,依賴進(jìn)口
在半導(dǎo)體激光器的核心部件-半導(dǎo)體激光芯片的研制和生產(chǎn)方面,一直受外延生長(zhǎng)技術(shù)、腔面鈍化技術(shù)以及器件制作工藝水平的限制,國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體激光器件的功率、壽命方面較之國(guó)外先進(jìn)水平尚有較大差距。這導(dǎo)致國(guó)內(nèi)實(shí)用化高功率、長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體激光芯片主要依賴于進(jìn)口,直接導(dǎo)致我國(guó)半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的價(jià)格居高不下,嚴(yán)重影響了大功率半導(dǎo)體激光器在我國(guó)的推廣應(yīng)用,同時(shí)也限制了我國(guó)高功率光纖激光器的研制和開(kāi)發(fā)。
半導(dǎo)體激光器作為該領(lǐng)域中的核心部件,國(guó)防經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求明顯增長(zhǎng),但是美國(guó)把大功率半導(dǎo)體激光器列為對(duì)華出口限制,嚴(yán)重影響我國(guó)該技術(shù)的發(fā)展,迫切需要解決半導(dǎo)體激光器用LD芯片的國(guó)產(chǎn)化,為我國(guó)的半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)有力的支持。
?。?)我國(guó)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還不是很合理
產(chǎn)業(yè)的中上游企業(yè)數(shù)量較少,產(chǎn)量和技術(shù)水平都要落后于歐美等地區(qū)的企業(yè);國(guó)內(nèi)封裝和應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迅速,成為世界LD應(yīng)用的重要基地之一。外延和芯片產(chǎn)業(yè)是整個(gè)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最終支持力量,也是技術(shù)含量和投資密度都較大的產(chǎn)業(yè),需要國(guó)家的大力支持和政策印度,突破核心技術(shù)的研發(fā),形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體激光器國(guó)際巨頭的專利大棒。近幾年國(guó)內(nèi)有一定基礎(chǔ)的LD外延和芯片制造廠家紛紛投資進(jìn)行融資擴(kuò)產(chǎn),搶占產(chǎn)業(yè)和先機(jī),關(guān)鍵技術(shù)研究有待進(jìn)一步突破。
具體來(lái)說(shuō),我國(guó)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題如下圖所示:
圖表2:中國(guó)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題
?。?)配套產(chǎn)業(yè)鏈不足,增加了企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本
由于配套產(chǎn)業(yè)鏈不足,一些外地企業(yè)過(guò)來(lái)后,因?yàn)闆](méi)有強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)需求,很多業(yè)務(wù)開(kāi)展不了。而本地企業(yè),因?yàn)槭芾в谂涮桩a(chǎn)業(yè)鏈的問(wèn)題,很多時(shí)候不得不去外地找下家,無(wú)形中增加了經(jīng)營(yíng)成本。另外,本地企業(yè)受制于技術(shù)、設(shè)備、工藝的瓶頸,初期投入非常巨大,加上融資成本貴,存在資金難題。
?。?)行業(yè)發(fā)展高端人才缺乏
面對(duì)企業(yè)最為頭疼的人才問(wèn)題,半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),隨著我國(guó)"十二五"規(guī)劃的實(shí)施,將為激光加工產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)遇。國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策在未來(lái)五年內(nèi)將對(duì)激光行業(yè)提供強(qiáng)有力的支持,我國(guó)正成為全球最大的激光加工應(yīng)用市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)地方政府都很重視激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,如溫州正在建設(shè)"中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)集群",遼寧省提出"傾全省之力,建遼寧鞍山激光產(chǎn)業(yè)園",武漢將建設(shè)世界一流的"中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)基地"。激光行業(yè)的迅速崛起,使得激光行業(yè)人才缺口巨大。
?。?)應(yīng)用研究相對(duì)滯后,阻礙了整個(gè)行業(yè)向高端發(fā)展
目前,我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究相對(duì)滯后,使整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈不能形成正反饋,阻礙了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展;另一方面,國(guó)家對(duì)應(yīng)用研究的投入力度不夠,造成了科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的能力較差買很多具有市場(chǎng)前景的成果仍停留在試驗(yàn)樣機(jī)階段;此外激光激光技術(shù)應(yīng)用推廣宣傳不夠,缺乏實(shí)踐。
(7)激光產(chǎn)業(yè)管理有待加強(qiáng)
目前,我國(guó)激光產(chǎn)品缺少國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),激光產(chǎn)業(yè)沒(méi)有歸口主管部門,產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督不夠,市場(chǎng)處于無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)。
5、解決對(duì)策
針對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)劣勢(shì),尤其是存在的問(wèn)題。我國(guó)半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)應(yīng)該按照"激光加工為先導(dǎo),激光應(yīng)用是主體,國(guó)際合作促跨越,高端裝備上水平"的基本思路推進(jìn)激光產(chǎn)業(yè)園建設(shè)。堅(jiān)持企業(yè)引進(jìn)與研發(fā)機(jī)構(gòu)建設(shè)并重,高端人才引進(jìn)與人才本地化培養(yǎng)并舉,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集群高起點(diǎn)建設(shè)。堅(jiān)持企業(yè)創(chuàng)新主體地位,加強(qiáng)激光應(yīng)用項(xiàng)目與民營(yíng)資本的結(jié)合,著力加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,加快推進(jìn)激光技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化,提高激光產(chǎn)業(yè)的持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)現(xiàn)激光產(chǎn)業(yè)與裝備制造業(yè)等傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)的有機(jī)結(jié)合,建設(shè)我國(guó)世界領(lǐng)先的激光產(chǎn)業(yè)基地。