光电行业产业调研报告

光电产业发展调研报告光电产业是一种新兴的高科技行业，其多元化应用技术产品作为智能产业的一种分支，将来有着广阔的市场发展空间和潜力。一、光电技术的内涵特点、应用和发呈现状（一）光电技术的内涵及特点。光电技术是一门以光电子学为基础，综合运用光学技术、微电子学技术、精密机械及计算机技术解决多个工程应用课题的技术学科。它将电子学中的许多基本概念与技术（如调制与解调、放大与振荡、倍频、和频与差频等）移植到光频段，解决光电信息系统中的工程技术问题。这一先进技术使人类能更有效地扩展本身的视觉能力，使视觉的长波延伸至亚毫米波，短波延伸至紫外、X射线、γ射线，及至高能粒子，并能够在飞秒级统计超快现象（如核反映、航空器发射）的变化过程。光电技术在当代科技、经济、军事、文化、医学等领域发挥着极其重要的作用，以此为支撑的光电子产业是当今世界争相发展的支柱产业，是竞争激烈、发展最快的信息技术产业的主力军。光学技术解决的是空间光信息，它含有多维、并行、快速数据解决等能力。含有下列特点：1.高精度和远距离。光电测量的精度是多个测量技术中精度最高的一种。光载波最便于远距离传输，特别合用于遥控和遥测，如电视遥测、光电跟踪和光电制导等。2.高速度、大容量。以光子作为信息载体，其传输速度是多个物质中传输速度最快的，信息载波容量比电子最少要大一千倍。3.非接触。检测所需的输入能量几乎不影响被测物的能量状态，并且测量仪器和被测对象之间不存在机械摩擦，容易实现动态测量。4.有较强的信息解决和运算能力。可进行复杂信息的并行解决和多个形式的数学运算。运算速度高，空间互连效率高，抗干扰能力强，可调制变量多，信号变换灵活。用光电办法还便于信息的控制和存储，易于实现自动化，易于与计算机连接，易于实现智能化等。5.有广泛的合用范畴。能获取和解决多个光学信息和非光学参量，涉及探测机构内部或危险环境下的工作参量。（二）光电技术的应用。光电技术特别是光电检测、光通信、光电测量和控制、光电信息解决和光存储等的应用已遍及军事、科学研究、工业、农业、宇宙和环境科学、医疗卫生和民用等各个领域。从星体温度探测和人造卫星监测到生物细胞的显微测量和微循环检查，从视觉工业机器人和光学计算机到民用全自动摄影机和简朴光电开关，光电技术已经成为当代科学技术和人民生活中不可缺少的重要技术，特别是在生产领域中生产过程的视觉检查和制品加工自动化、多个性能参数的精密测试以及图形检测和分析判断等方面，光电技术将发挥重要作用。为了实现光学仪器的更新换代，光电技术将在机电一体化的光学仪器的研制中起主导作用。运用光电技术构成的各类光电装置是计算机控制、管理以及监控系统对外联系的最有前途的外部设备，是一种在技术上最有潜力的信息机器。具体来说，根据系统实现功效的不同，光电系统的应用可分为下列几个方面：1.测量检查。其基本功效是进行光学或非光学参量的光电检测，可测参量涉及几何量（长度、角度、形状、位置、变形、面积、体积、距离等）、运动参量（速度、转动、流量、振动、加速度等）、表面形态参量（工作粗糙度、疵病、伤痕等）、光学参量（吸取、反射、透射、光度、色度、波长和光谱等）、成分分析（物理属性、浓度、浊度等）、机械量（质量、应力、应变、压强等）、电磁量（电流、电场、磁场等）以及温度和放射线的测量等。检测系统规定可靠的重复示值和可信度，并且要有合用的数据解决能力和数据输出方式。2.控制跟踪。这是一种有光电检测能力的反馈控制系统。光电传感器是信号反馈单元，当它检测到受控目的相对平衡状态的偏差信号时，可通过闭环控制使用目的相对基准实现伺服跟踪或恒值调节。它的重要应用涉及军事和科学应用（激光制导、热定向、飞行物自动跟踪等），以及工业应用（精密工作台的自动定位、工业图形的自动加工、状态参量和极值控制以及有视觉能力的机器人等）。跟踪系统规定有精确的跟踪能力和快速的动态响应能力。3.图像测量和分析。它的功效是采集目的的二维或三维光强的时空分布，统计和再现目的的图像并进行判读、识别或图像的运算解决。图形检测是图像分析的分支，其目的是同时完毕图形几何坐标和光密度等级的精确测量，应用在工业图形检测中。图像测量和分析重要依靠扫描或摄像装置采集光信号，同时进行空间-时间和光-电的变换。为了将大容量的光学图像变成对应的数字图像，需要大容量的图像存储器。图像数据的解决和分析由计算机完毕。这是现在光机电算混合型光电技术发展的重要标志。（三）光电技术发展的国内外状况。光电行业是一种新兴产业，但已呈现出生机勃勃的发展态势，产值指标一路扶摇直上。到全球光电产业产值已突破3530亿美元。预计全球光电市场仍会持续以两位数的速度增加。正是这种快速增加的产业发展速度，吸引了众人的眼球，带动了世界各国光电有关产业的发展，同时也造成了光电有关资源的紧俏，特别是光电技术专业人才的大量需求，对世界各国教育的发展提出了新的规定。发展光电产业的重要性显而易见，但光电产业是技术、资本密集的产业，需要巨大的投入和雄厚的技术支持。现在，除日、美、欧等技术领先国持续投入外，亚太新兴国家如韩国，也在主动发展。光电产业对各国经济增加的奉献度也越来越高。将来由于各国的争相投入，其市场竞争愈见激烈，无法避免。我国光电子技术和产业喜忧参半。光电子技术是我国与国际水平差距相对较小的一种领域，与世界发达国家几乎同时起步。特别是近来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发展，在诸多领域同国外先进国家只有两三年的差距，个别领域还处在世界领先地位。国内光电子产业在光电子器件、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，含有了同国外大公司竞争的能力。个别产业还获得国际市场有关产品中销量最大的成绩，诸多产品弥补了国内的空白，打破了国外产品在市场上的垄断地位，同时进入国际市场。随着光电子产业市场的不停开拓，我国武汉、长春、广东、上海、浙江、江苏、北京、重庆、西安等数十多个省市和地区纷纷提出并投巨款建设“光谷”、光电园区等不同层次和级别的光电子产业密集区，形成了光电子产业加速发展的热潮。现在，国内有几大地区在发展光电产业上处在领先优势：1.武汉光谷：武汉地区在国内含有不可替代的光电子信息技术优势。7月6日，原国家计委正式批复武汉东湖高新区为“国家光电子产业基地”。在东湖开发区内，有23所大学，56家研究机构；有两院院士43名，其中有8名是光电子信息技术的学科带头人；有从事光电子领域研究开发机构38个，其中国家部委属4个，高校属20个；有国家重点学科2个，国家技术/国家技术研究/工程技术研究中心6个，重点实验室6个，专业实验室2个，博士后流动站5个。涌现出了一批在全国乃至世界领先的优势学科,造就了一批出名的学科带头人,成为我国学科门类齐全、综合研究实力雄厚、独具特色的光电子科研基地。7月31日，黄石激光产业园项目由武汉光谷联合股份有限公司投资正式开工建设，总投资15亿元，用地面积约280亩，将建设华中地区最大的综合类激光加工示范中心，建成湖北省最大的民营高科技公司孵化园，建成国内最先进的激光器制造基地。项目全部建成达产后，年可实现科工贸总收入20亿元，上缴税收1亿元以上，吸纳关联高科技公司约400家，提供就业岗位5000个，间接带动有关产业产值50亿元左右。武汉地区的代表公司有：长飞、烽火、NEC日电、华工激光、楚天激光等。2.广东光谷：“广东光谷”是一种区域概念，它由深圳的“光数码城”和“广州科学城”构成。它的定位着重于研发易于产业化的核心技术，而不是简朴地聚集某些搞应用的公司——以深穗为基地，以珠江三角为腹地，最后建成集产学研于一体的光电子产业带及国际生产制造中心。随着科学城开发面积的扩大，在以科学城为中心发展光电子产业的环境日益成熟。广东地区的代表公司有台湾的光宝电子集团、乐华电子、南方高科等以信息电子、光电子产品为主的公司集团，这为广东光谷的发展打下了坚实的基础。3.长春光谷：长春在发光显示屏、光电科学仪器等领域有着相对较强的研发和产业化优势，可带动上下游产品形成产业群。重点哺育两个产业链条：一是光显示产业链：在大力发展光电子显示屏件的同时，有环节扩展产业链，上游重点发展驱动电路、背光源、彩膜等，下游推动液晶电视、液晶显示屏、笔记本电脑、PC机等产品的产业化规模。二是二极管照明光源产业链：以科研为基础，从源头的发光外延片及芯片切入，开发以白光二极管为代表的高亮度发光器件，以此为基础向下游扩展多个照明光源、显示屏等最后产品。长春地区的代表公司有：华禹光谷、北方彩晶、长春联信、北方液晶。现在国内处在行业前列的光电公司有下列几家：1、武汉光谷联合股份有限公司（简称光谷联合，英文缩写OVU），总部位于武汉东湖新技术开发区光谷软件园。以主题产业园区开发和运行为主体，以丽岛品牌住宅开发为补充，以建设项目产业链式综合专业管理与服务为特色，正努力打造开发投资、建设管理、品牌营销、园区服务四大能力，成为都市建设与开发的资源整合者、办法创新者、过程控制者和综合服务者。公司下辖全资子公司10家，控股、联营公司3家，在建项目12个，规划项目5个。2、台湾光宝集团：成立于1975年﹐现重要生产3C(computer，communication，consume)类产品﹐在全球有48个生产基地﹐29个分公司﹐114个营运中心。其中光宝光电事业群(SBG)重要生产销售LEDLamps及半导体产品﹐涉及SMDlamp﹐LEDLamp，LEDDisplay，InfraredProducts，Photocouplers等，已成为中国领先的背光LED和照明LED供应商，事业部全球营业收入2.28亿美元﹐全球LED市场排名第8。光电事业部生产基地位于泰国和中国天津。3、宁波舜宇：舜宇光学科技(集团)有限公司是中国现在技术领先的光学产品制造公司，含有全方面的设计实力及专业生产技术，公司立足光电行业，以光学、机械、电子三大核心技术的组合为基础，大力发展光学、仪器、光电三大事业，在光学非球面技术、AF/ZOOM和多层镀膜等多项核心技术的研究和应用上处在国内领先水平。公司重要从事光学有关产品的开发、制造和销售，现在产品涉及光学零件（玻璃/塑料镜片、平面镜、棱镜及多个镜头）、光电产品（手机相机模组及其它光电模组）和光学仪器（显微镜、测量仪器及分析仪器）。4、江西凤凰：凤凰光学集团有限公司（简称凤凰集团）有着45年历史，是我国光学行业中最大型的光学仪器生产公司之一。凤凰集团拥有中国光学行业第一家上市公司，是国家重点高新技术公司，全国“博士后工作站”挂点单位，全国CAD应用示范公司,多次被评为国家和省级质量先进单位。凤凰光学集团有五大产业板块：一是光学零部件产业板块，产品涵盖光学镜片、数码镜头、光学设备、CCTV镜头等多个品种，其中光学镜片产能1800万片，光学镜头月产500万只，光学元件产能稳居中国第一、世界前三，成为诸多跨国公司在中国内地的首选供应商；二是摄影器材产业板块，各类凤凰牌传统摄影机产品市场销量长久位列国内第一，被评为首批中国驰名商标，中国名牌产品；三是光学仪器产业板块，产品涉及传统及数码显微镜、测绘仪器、科学分析仪器等品种，各类产品月产能15000台以上，通过了国际CE认证、CMD认证和ROSH认证；四是精密制造产业板块，是华东地区最强大的精密制造基地，擅长轴类零件和筒类零件的加工；五是非光学产业板块，涉及进出品贸易、职业教育、医疗等。现在，凤凰集团已经发展成为中国最大的以光学冷加工为特色，集摄影器材、光学仪器、光学加工、精密注塑、模具制造、表面装饰等研发和制造于一体的光学公司集团。来自中国科学院光电研究院的资料显示，自20世纪90年代初以来，广东、上海、北京、武汉、西安、吉林等地出现了大量光电子公司，从产能和产量来看，中国已经达成世界级水平。但是，庞大的产业规模却是大而不强，中国光学产品大多数集中在中低端领域，尽管规模庞大，可市场价值并不高,我国的光电子器件、部件即使是光通讯、光显示、光存储等光电子产业的核心部分，但在整个光电子系统中所占的比重较小，其产值相对较低。科研开发重要处在跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化、生产技术现在还没有实质突破；国内硕士产的光电子器件和部件有相称部分尚未能满足整机和系统的规定，造成国外器件占据国内市场相称多的份额，在机制上仍未摆脱科研、生产、市场互相脱节的状况。据有关部门预计，中国光学元件的市场价值仅占世界市场的５％。产生这种现象的因素，很大程度上就是从实验室到市场的“链条”出现“断裂”，科技成果不能及时进行产业化，或真正转化为商品。现在，中国光电子产业需破解两道难题：一种是强化“中国智造”，变化这一领域技术原创性局限性的问题；一种是整合资源，集中优势，把规模做大做强，变化各自为政的零碎的发展状况。（四）光电子产业重点产品产业链分析。1、光伏产业。光伏电池，又称太阳能电池，是一种有效吸取太阳能辐射并使之转化为电能的半导体电子器件。根据所用材料的不同，分为多晶硅、单晶硅、非晶硅、多元化合物（如砷化镓等III-V族化合物）、纳米晶等太阳能电池。其中，硅系（涉及多晶硅、单晶硅和非晶硅）太阳能电池的市场占有率含有绝对优势，其中多晶硅、单晶硅太阳能电池又称为晶体硅太阳能电池，占全球太阳能电池的90%左右，非晶硅太阳能电池为薄膜太阳能电池，是产业将来的发展方向。晶体硅太阳能电池的产业链可分为上游的硅料、硅片生产，中游的电池片、电池组件的生产，以及下游的太阳能电池应用系统等环节。2、半导体照明产业。半导体照明普通是指把电能转换为光能的半导体器件LED及其应用产品。LED(LightEmittingDiode，发光二极管)是运用半导体P-N结在正向导通时少数载流子和多数载流子复合释放出的过剩能量引发光子发射的冷光发光组件。LED产业链构造如图5所示，重要由外延片生长、芯片制备、封装和下游应用产品生产四部分构成。从LED产业链分析，从下游到上游对技术水平的规定越来越高，外延片加工生产的技术难度最大，芯片加工业也有诸多技术难点，是LED生产的核心的环节。3、平板显示产业。新型平板显示屏件已成为数字电视、计算机、移动终端等新一代数字化整机产品的核心件，成为支撑全球信息产业持续发展的新经济增加点之一，是战略性的高科技产业。新型平板显示屏件分重要涉及薄膜晶体管液晶显示屏件(TFT-LCD)、等离子显示屏件(PDP)、有机电致发光器件(OLED)、表面传导电子发射器件(SED)等几大类。现在，TFT-LCD和PDP发展快速，已成为将来世界显示领域的主流产品。本报告中重点分析TFT-LCD、OLED两种含有较好发展前景的平板显示产业。LCD产品制造涉及光学、半导体、电机、化工、材料等各领域，上下游产业所需技术层面极广，因此极少有单一厂商能从材料到成品全部都做，因此各领域分工明确。从TFT－LCD制造过程能够分为上游材料、中游面板制作、下游LCM模块组装及应用生产三大部分：一是LCD用的各类材料生产及配件生产，重要涉及液晶、玻璃、滤色片、偏光片、背光源、驱动IC等；二是面板（Panel）制造，重要是指在玻璃基板上制造TFT阵列、液晶取向膜。运用彩色滤光片、液晶、偏光片等制作LCD面板；三是模组（Module）制造，重要是指在已制造好的面板基础上，安装背光源、控制板、各接口电路、边框等提供应显示屏厂家或电视制造厂家。4、红外及微光夜视产业。红外及微光夜视产品是指在无光照或弱光照条件下，运用红外热成像技术实现成像功效的产品。红外夜视产业链涉及红外光学材料、红外镜头、红外探测器等几个核心环节，产业链形态与普通可见光的摄影机、摄像机相似。红外探测器是红外夜视产业链中技术和制造工艺难度规定最高的器件，红外探测器用于将感应到的红外光信号转换为电信号，相称于普通数码相机的CCD或CMOS传感器。红外光学材料是用于制造红外镜头的特殊光学材料，红外镜头的光学加工工艺与普通光学镜头相似，区别在于红外镜头仅供红外射线通过，因此最常见的用于制造红外镜头的光学材料就是锗材料。红外夜视的应用产品现在重要有热像仪，下阶段视频监控系统也将开发应用。5、光机电一体化设备。光机电一体化概念是相对于更早出现的“机电一体化”概念提出的，20世纪70年代，机械学与电子学的结合发明了新的产业价值，使得机电一体化得到飞速发展。到20世纪90年代，在机电一体化中引入光学技术，产生了光机电一体化这门跨学科的边沿科学，它是光学技术、微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术与机械技术结合而成的综合性高技术，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。正因如此，光机电一体化技术涵盖范畴非常广，光机电一体化设备类型也相称丰富。对涵盖面广、类型复杂的光机电一体化设备进行笼统的产业链分析并不可行，这里着重分析某些在光机电一体化设备中较为通用的模块。A.检测识别模块：通过光、机、电等多个途径检测信息，并识别、传导给控制模块。例如RFID、条形码识别、触摸屏等。B.自动控制模块：通过硬件电路、软件等手段解决信息，并发出指令。是光机电一体化设备的核心。C.显示模块：接受控制模块指令，显示信息。例如各类信息终端的显示屏。D.机械模块：接受控制模块指令，完毕机械操作。例如机场行李系统的传送带、打印机的打印装置、ATM机的存钞出钞装置等。二、光电技术发展趋势和下一步突破重点（一）光电技术的发展趋势。自然科学中，每一门学科都不是孤立存在的。20世纪科学技术得到了飞跃性的发展，同时，当代科学技术的发展又对复杂光信息的高度采集和解决提出了更高的规定，光电技术和其它众多学科之间形成了彼此间的渗入和结合。光学信息以其突出的特点吸引着电子技术并使信息载波从微波频域扩展到光波频域，开拓出新一代的光电子器件，并逐步形成了庞大的光电子产业。这样的技术发展增进了光学技术和电子技术的渗入和结合，形成了综合运用光学和电子技术的光电混合系统。而以光电子学为基础的多个光电、电光、光控等有源可控器件起着决定性作用，它沟通了光学和电子学系统之间的联系。例如，许多在电子学中行之有效的技术办法，如放大、振荡、编码、调制等，都已相继被移植到光学系统中来；许多电子学的有源、可控器件或单元电路功效等，已经或正在采用光学办法实现；在传统的光学仪器中运用光电传感器、电子技术和微解决机技术更是光学仪器实现自动化的惯用手段；另外，在电子学、自动控制或人工智能等技术中，凡涉及高精度远距离测量或与图像有关的应用时，经常需规定助于光学技术；而全部这些信息控制过程又都离不开信息技术的支持。上述光学、电子、信息技术的高度融合，将是将来光电技术发展的趋势，也称之为“光电信息技术”。从技术发展趋势看，全球光电子产业技术创新最初发生在欧美，而后在日本发展得更为成熟，在韩国和台湾完毕量产和低价化，而产品则多由中国等发展中国家制造。现在，世界光电子产业技术产品更新不停加紧，光电子技术和产业在各领域得到广泛应用，其发展日新月异。其中，光电子器件正向小型化、高可靠、多功效、模块化和集成化方向发展；光电显示向真彩色、高分辨率、高清晰度、大屏幕和平面化方向发展；光输入\出产品向多功效、高速化、低成本方向发展；激光器向全固化、超短波长、微加工和高可靠性方向发展；半导体照明、光伏发电等行业将以较快的速度发展，并成为将来光电子产业发展的重要构成部分。现在从国内外研究的状况来看，现在光电子信息技术的研究走势大致有下列几点：1.光电子器件的发展趋势。光电子器件的发展趋势是向固态化、小型化、集成化和便宜化方向发展。现在，在各类光电子器件中，固态化最差的是激光器，而光电子器件的集成化要比电子器件困难得多。激光器是光波段的相干辐射源，现在只有少数固定波长器件和覆盖较宽范畴的功率不大的可调谐器件，不能适应不同应用对波长的需求，因此对光电子器件工作波段范畴扩大，响应速度加紧的研究，也是下一步研究的热点。另外，为了提高光电子器件的合用范畴，涉及扩展到工业环境和战场环境，有效地解决耐冲击、超高低温和振动等恶劣环境下的使用，这也是光电子器件要攻克的问题。2.光电信息技术应用的发展趋势。随着光电子器件的多样化、微型化和多个功效和技术指标的发展，光电信息技术的应用也将会花样翻新、层出不穷，对国民经济和军事的影响将日益加大。例如光电信息技术中的光纤通信、光存储、可见光和红外图像信息获取、图像显示、光纤传感、激光加工、激光医疗和激光硬复制等技术，将由于有关光电子器件的固态化、集成化和便宜化而不停更新换代，并更快地推广应用。各类高新技术互相交叉和渗入，将开拓出新的技术和应用领域。例如正在兴起的纳米技术，已同光电信息技术发生亲密关系，并运用激光技术生产纳米级超细粉末（纳米加工），纳米技术已为发展新一代光电子器件开辟了广阔的前景。3.增进新型武器装备的出现。光电信息技术在军事应用中的潜力很大，有的已崭露头角。例如激光武器、激光雷达、无人驾驶飞机和战场机器人等。正在研究的采用分布式光纤传感器的“智能蒙皮”与“智能构造”技术一旦成熟，可用于飞机，并将使飞机的安全性大为提高，多个战术技术性能明显改善。这种构造和蒙皮还能够推广应用到其它武器平台上，以增强其作战能力；还能够推广应用到桥梁、水坝和其它建筑中去，增强其安全性和对环境的适应性。光电信息技术在将来的武器平台和指挥系统中将充足体现其渗入性和赋能作用，成为几乎全部武器系统的威力倍增器。能够预测，在涉及人类社会的许多根本性问题上，例如能源、环境、粮食、医疗卫生、军事等方面，都将借助光电信息技术与其它高技术的交叉结合中得到很大进步。（二）光电技术研究下一步突破的重点。21世纪被称为“光电信息时代”。但破解这个时代的核心译码是什么呢？光电技术说终究，就是对光子和电子两者结合的研究成果。电子和光子都是重要的信息载体，20世纪下半叶，科学家对半导体的研究引导出微电子集成电路的产生，这一重大发现曾彻底变化了计算机技术和信息技术的面貌。但随着集成电路中单元器件的尺寸始终