光電子產業

以硅為基礎原材料的微電子產業,改變了20世紀的世界.半導體,計算機與原子能等重大發明,翻開了工農業生產,能源動力,通信及信息處理,醫療衞生,軍事科技,文化藝術等領域嶄新篇章.在人們的日常生活中,電腦,電視,電話,磁卡……微電子扮演了不可或缺的角色.

中國經濟時報

眾所周知,21世紀是信息經濟時代,信息產業將成為支柱產業.以美國為例,在1995年至1998年期間信息產業佔美國GDP的8%,但它對美國實際的經濟增長貢獻率則達到35%,據稱到2006年全美將有近半數勞動力資源被信息產業所僱用.而信息產業的發展卻與光電子技術的發展有着緊密的聯繫.

中國科學院半導體研究所所長,研究員封松林認為,如果説微電子技術推動了以計算機,因特網,光纖通信等為代表的信息技術的高速發展,改變了人們的生活方式,使得知識經濟初見端倪,那麼隨着信息技術的發展,大容量光纖通信網絡的建設,光電子技術將起到越來越重要的作用.美國商務部指出:"90年代,全世界的光子產業以比微電子產業高得多的速度發展,誰在光電子產業方面取得主動權,誰就將在21世紀的尖端科技較量中奪魁".日本《呼聲》月刊也有類似的評論:"21世紀具有代表意義的主導產業,第一是光電子產業,第二是信息通信產業,第三是健康和福利產業……",可以斷言,光電子技術將繼微電子技術之後再次推動人類科學技術的革命.

他説,光電子器件和部件廣泛應用於長距離大容量光纖通信,光存儲,光顯示,光互聯,光信息處理,激光加工,激光醫療和軍事武器裝備,預期還會在未來的光計算中發揮重要作用.

世界光電子技術發展迅猛

中國工程院院士鄔賀銓説,當今光纖通信技術的發展速度遠遠超過當初人們的預料,光纖已經成為通信網的重要傳輸媒介,世界上大約有60%的通信業務經光纖傳輸,到20世紀末將達到85%.但從光纖通信的整體水平來看,仍處於初級階段,光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發出來.各種新技術層出不窮,密集波分複用技術(DWDM,在同一根光纖內傳輸多路不同波長的光信號,以提高單根光纖的傳輸能力),摻鉺光纖放大器技術(EDFA,可將光信號直接放大,具有輸出功率高,噪聲小,增益帶寬等優點)已取得突破性進展並得到廣泛的應用.DWDM系統和光傳輸設備中,光電技術的比例將從過去比重不到10%達到90%.一種全新的,無需進行任何光電變換的光波通信———"全光通信",由於波分複用技術和摻鉺光纖放大器技術的進展,也日趨成熟,將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統上首次使用,這給全球的通信業帶來蓬勃生機.為此提供支撐的就是半導體光電子器件和部件.光電子器件和技術已形成一個快速增長的,巨大的光電子產業,對國民經濟的發展起着越來越大的作用.美國光電子產業振興協會估計,到2003年,光電子產業的總產值將達2000億美元.

封松林認為,Internet應用的飛速增長對電信骨幹網帶寬提出越來越高的需求,為滿足需求的增長,人們可以鋪設更多的光纖,或靠提高單路光的信息運載量(主幹網可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps,並已有40Gbps的演示性設備).但更主要的方法卻是靠發展波分複用技術,增加光纖內通光的路數(光波分複用的實驗記錄已經達到2.64Tbps).波分複用技術的普遍運用為光電子器件和部件提供了廣闊的,快速增長的市場.無限戰略公司的報告指出:"信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達到13億美元,比1998年增加23%;1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達到1.6億美元,比1998年增加33%;980nm信號放大用激光器銷售額達2.9億美元,比去年增長121%.整個激光器市場的份額1999年達18億美元,預期2003年將達到30億美元".

我國光電子技術和產業喜憂參半

武漢郵電科學院原院長,中國工程院院士趙梓森在電話裏告訴記者,我國光電子技術研究在國家"863"計劃和有關部門的支持下有了突飛猛進的進展,在很多領域同國外先進國家只有兩三年的距離,個別領域還處於世界領先地位.

國內光電子有關產業基地在光電子器件,部件和子系統(如激光器,探測器,光收發模塊,EDFA,無源光器件)等已經佔領了國內較大的市場份額,初步具備同國外大公司競爭的能力,在毫無市場保護的情況下,靠自己的力量爭得了一席之地,市場營銷逐年有較大的增長,個別產品還取得國際市場相關產品中的銷量最大的成績.我國相應研究發展基地和本領域高技術公司的許多產品填補了國內相關產品的空白,打破國外產品在市場上的壟斷地位,同時爭取進入國際市場.

摻鉺光纖放大器(EDFA)是高速大容量光纖通信系統必需的關鍵部件,國內企業產品佔國內市場40%的份額.我國也是國際上少數幾個有能力研製PIC和OEIC的國家.808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器,670nm紅光激光器已產品化和商品化並批量佔領國際市場.國內移動通信的光纖直放站所用的光電器件,90%使用國產器件,國產1.55μmDFB激光器戰勝了國外器件,佔領了100%的國內市場.

但是,我們應當認識到在我國光電子技術發展中,光電子器件,部件雖是光通信,光顯示,光存儲等高技術產業的關鍵部分,但在整個系統和設備成本中所佔的比重較小,其產值較低,科研開發主要處於跟蹤和小批量生產階段,光電子產業所需的規模化,產業化生產技術還未有實質突破;國內研究生產的光電器件和部件有相當部分還未能滿足整機和系統的要求,導致國外器件佔據國內市場相當多的份額;在機制上仍未擺脱科研,生產,市場相互脱離的狀況.

我國在光電子技術方面是與國際水平差距相對較小的一個領域,與世界發達國家幾乎同時起步.但是我們應該清醒地認識到我國製造技術的落後和材料水平有限,而國際上光電子產業已經進入加速發展階段,留給我們的時間只有3到5年,如果我們不在產業化的技術發展階段進入,就會失去大好時機.機不可失,時不再來,到產業化後期時將要花數倍的力量才能彌補,也許會徹底失去時機,受制於人.

如果一個國家在一代元件上沒有足夠的投資以發展自主能力,就會給外國競爭者提供進入並佔領下幾代技術市場的機會.因而在關鍵器件,部件等方面,要通過引進社會資金和風險投資,知識產權入股,開發人員持股等方式加快我國光電子成果的產業化步伐,鼓勵科研人員成果轉化.只要貫徹有"有所為,有所不為"的方針,狠抓創新和高技術成果轉化,打破行業界限,按市場機制聯合國內相關研究和開發單位,共同作好光電子產業化的工作,就一定能發展我國的光電子事業,有望在研究上取得突破,在產業上形成規模經濟,取得我國在該領域應有的市場份額.(記者楊明煒 )

光電產業發展前景

鄭德珪(台灣光電科技工業協進會)

光電科技是一門結合光學,電子與電機之先端技術,早期由於技術門檻高,偏重國防與航天領域之發展,並以雷射相關應用為主.近十餘年來,光電相關技術突飛猛進,產品種類也不斷推陳出新,其應用更是無遠弗屆,層面擴及通訊,信息,生化,醫療,工業,能源,民生等領域.展望光電產業的未來,在輕量化,便攜性,低耗能,高效益,整合強的特性下,將更深入各產業應用範圍中.

光電產品因應用日廣已成為眾所矚目之焦點,近來無論在通訊網路,多媒體信息化社會等炙手可熱的應用領域上,光電產品都扮演着重要的角色,因此許多專業人士都預見到二十一世紀將是屬於「光」的世紀.為此,無論日,美,歐等先進國家,或亞太新興國家皆一致看好對光電產業之潛力,對光電市場未來成長潛力皆寄予厚望,並積極投入光電產業的發展.

台灣光電產業的發展一向與國際市場脈動有着密切的連動,雖然2001年在總體經濟面全球景氣不甚理想,但光電產業仍有着相對較佳的成績.本文將就世界光電市場規模的消長,以及台灣光電產業的發展經驗進行探討.

世界光電市場的變化請參照表2 .依據PIDA(台灣光電科技工業協進會英文縮寫)的統計,2001年世界光電市場規模約估為1,582億美元,與2000年市場值達1,603億美元相較,年成長率-1.28%,為歷年首見衰退的情況.背後涵義代表示光電市場也受到國際景氣低迷的影響,此一情形也適足以説明光電產業已經是高科技產業中重要之一環,所以與景氣變化趨於同步.

綜觀2001年的世界光電市場,佔規模最大者為光通訊類,市場值為39,033百萬美元,佔光電市場24.67%,不過市場也衰退達-14.88%.主要由於全球通訊市場的需求在2000年高峯期過後,隨着網通概念的泡沫化,使得業者對通訊網路與設備的投入趨於保守.預期在國際景氣回穩後,對光通訊類市場需求將快速回復, 2004年時市場規模達70,204百萬美元.

光儲存市場位居第二,光儲存類產品分為儲存裝置與媒體兩大類,在儲存裝置方面因為可擦寫類產品崛起,加上DVD世代交替效果,使得產品結構有了較大的變化,儲存媒體則是在盤片廠擴廠過度下,價格受到相當程度的競爭.2001年光儲存市場成長率也呈現衰退狀況,為-3.74%,市場值為33,663百萬美元,預期2004年時市場將擴大至39,639百萬美元.

以平面顯示特色著稱的平面顯示器市場,在2000年市場首度超越光輸入類市場後,2001年佔整體市場比重也達20.11%位居第三.產品以TFT-LCD為主體,佔市場比值相當重要的地位,由台灣廠商在2001年間陸續步入量產階段,供過於求導致TFT-LCD價格大幅滑落,使得市場規模雖然達到31,812億美元,成長率僅微幅增加7.61%.預期在PDP與投影機產品逐漸成熟後,可望成為繼LCD,LED顯示屏之後的新重點平面顯示器.預期到2004年可達42,353百萬美元,並有可能躍居市場比重第二位.

歷經光輸出入類產品市場競爭激烈的階段,以及市場需求未見起色的影響,市場值呈現微幅的變化,2001年世界市場值為28,327百萬美元,僅較2000年小幅成長1.26%,預期至2004年時,其市場值雖仍有30,628百萬美元,但市場比重仍有可能下降.

至於光電組件類市場在光電應用環境成熟的趨勢下,包括LED,LD與光學組件等市場規模皆維持穩定的成長幅度,由2001年的20,580百萬美元成長到2004年31,559百萬美元.而雷射與其它光電應用類雖然比重不大,但在雷射加工機與醫療用雷射市場日漸擴大下,市場值可望由2001年的4,800百萬美元,擴增到2004年的6,350百萬美元.

光電產業為台灣當前重點發展的科技產業之一,就其表現也可反映在產值的快速成長上,就PIDA統計,2001年台灣光電產值達到4,042億台幣,相較於2000年3,344億的總產值規模,成長達20.86%,不過相對於歷年趨勢幅度已經有減緩,在台灣投資環境仍未大幅好轉之前,以及國際競爭環境趨於激烈的假設下,PIDA以保守的立場估計未來產值的成長幅度,且不排除未來產值成長有個位數字的可能性.

就表3中,可看出台灣光電產業產值在六大類的分項產業中,以平面顯示器1,877億的產值,佔整體比重高達46.44%為第一位.第二位則是光儲存(31.79%)產值亦達1,285億元.第三位則是光輸出入產業(12.14%),第四位則是光電組件(5.66%),光通訊排名第五(3.03%),雷射及其它光電應用(0.94%)居末.

在分項光電產業的表現上,光電組件產業產值為229億元,成長率為4.64%.其中,發光組件如LED,LD在產值上成長趨於有限,主要是受到手機等應用市場不振,以及廠商搶單效應,而部分廠商轉型及投入通訊發光組件的開發,過程上成效仍未發揮,產值成長較為有限,檢光組件則在廠商投資效應發揮,特別是CMOS影像傳感器產品在台灣晶圓代工廠產能支持,有較顯著的表現,光學組件在台灣生產數字相機,以及光電相關應用產品的帶動下,維持穩定成長.

平面顯示器在年度成長率高達40.86%,主要來自於大尺寸TFT-LCD面板廠陸續量產.不過,在台灣各廠陸續開出產能,以及PC景氣仍處低谷的壓力下,面板價格節節下滑,直至第三季間才藉由不敷成本的售價,打開LCD Monitor市場,不過也使得台灣仍在發展初期的廠商飽受流血輸出的壓力,所幸在廠商成本控制的成效陸續發揮,以及市場需求快速成長的帶動下,帶動價格回穩,雖然全年度獲利狀態不佳,但也可見較為樂觀的未來.

相對在通訊類與便攜式信息產品產品皮若不振下,TN,STN面板的訂單也呈現萎縮,為歷年來較為罕見的情形.而投影機則是台灣廠商積極投入的領域,不過受限於高温多晶硅面板貨源不易取得,廠商仍難突破瓶頸,年來廠商尋求包含LCOS,CGS,DLP等替代性組件已經見到若干成效,在應用產品方面,也有廠商投入於家用電視的開發.

在光輸出入領域,雖然仍有491億元的產值,成長率僅有-5.20%,主因在於傳真機市場的萎縮,以及掃描儀過度競爭激烈,廠商推出經營等因素均不利於對產值成長,但廠商投入數字相機與開發多功能事務機(Multi-function Product, MFP)的努力,已經顯現具體的成果.

光儲存分項產業在2001年仍有12.76%的成長,產值為1,285億台幣,首度由位居台灣整體光電市場的比重第一位下降至第二.年度內較出色的為碟機類廠商,不僅在國際訂單的流入,以及移轉海外生產的生產優勢帶動下,不論是CD-ROM,CD-RW,DVD-ROM光驅,產量有相當的擴增.盤片部分則是仍在CD-R擴產過度膨脹下,市場供過於求情況仍然存在,在價格下滑侵蝕廠商經營的壓力下,已經有若干廠商宣佈退出市場,不過雖然有一度市場回穩,不過市場均衡型態並不穩定,加以權利金與傾銷控訴等非經濟因素的干擾下,盤片廠商表現仍為有限.

光通訊領域曾經受到國際投資熱潮的帶動,投資盛況曾經紅極一時,但也隨着熱度的消減,投資家數與金額有相當程度的下降, 2001年產值達122億台幣,成長率17.76%.基本上此一情形反映出前期投資效應,特別是主動組件的生產對產值成長有相當貢獻.不過由於台灣廠商偏重主動,被動組件的生產,相對上,次系統開發與系統整合能力,仍是台灣較為薄弱的一環.

至於台灣雷射及其它光電應用產業,生產方式偏重加工為主,雷射全像產量已經位居世界前三位之列,由於相關廠商數較為有限,故產值貢獻較小,仍有穩定的成長.

十大光電產品表現殊異

台灣光電產品仍相當集中在特定產品上,其中產值前十大產品的比重就高達86%,也較往年略為上升.其中最大的比重來自TFT-LCD產值達1,280億台幣,成長率也達68.42%,這樣的成績表現上雖然亮麗,不過實質上TFT-LCD面板廠商卻是處於虧損狀態,幸而市場需求好轉,展望2002年將有較佳的表現.而同屬平面顯示器領域,位居十大光電產品比重第四位的TN/ST-LCD的產值雖也達325億台幣,但是仍有相當程度受到下游手機與PDA產品市場萎縮的影響,部分二線廠商在過度投入產能擴張下,面臨沉重的經營壓力,而應用產品彩色化的趨勢,也勢必牽動台灣廠商向以單色產品的優勢受到影響.

而CD-R盤片在進入門檻低廠商大幅擴產下,供過於求的情形抵銷了CD-R盤片世界市場消費仍有成長的事實,量增價跌相抵下台灣產值仍有377億台幣,廠商因應DVD時代的來臨,在DVD-R光盤片的開發上有着與世界一級大廠同步的成績,在2001年產值成長就達583.93%的成績.而亦屬光儲存類的CD-ROM,CD-RW與DVD-ROM碟機,則是分佔產值十大的第三,五,十位,由於碟機廠商多數兼具三類碟機的生產能力,因此年度內碟機廠商表現不俗.

掃描儀產值雖有衰退,產值仍在271億之間,位居產值十大第六位,數字相機的成長雖受限關鍵零組件缺件的問題,不過在代工模式的調整下,以及供貨環節的紓解,加上國際訂單陸續移轉來台,對產值的貢獻度逐漸提升,2001年產值達193億台幣.

前投式LCD投影機台灣廠商已經耕耘許久的項目,屬於高單價產品,隨着國際代工地位的強化,過去如高温多晶硅面板等重要零件供應已經較為放寬,產值達185億台幣.

除了產值前十大外,表3同時列計成長較為快速前十位.須先説明的,成長率較快的產品通常屬於產品發展初期的產品,因為基期產值小,故相對的成長率較高,不過表中所列CD-RW碟機與TFT-LCD同時位居產值十大,反映出主力光電產品的地位的比重仍在上升中.可擦寫類DVD碟機與盤片三項產品也是成長率相當注目的族羣,至於光收發模塊與光放大器兩項光主動組件,反映了前期廠商投資擴廠的成績,以上產品均為倍數級的成長,發展前景值得注意.

台灣光電產業發展特色

一,光電產業發展與信息產品相關聯

早年台灣光電產業系以傳統光學為起點,而後進入以LED為主的光電半導體市場,再跨入與信息相結合的光輸出入,光儲存領域,再進入電顯示器,發展軌跡與台灣信息產業的發展息息相關,以台灣十大光電產品為例,仍與信息產品相關性高.

二,以中小企業為主體,經營規模逐漸擴大

近幾年來台灣光電業者有經營規模逐步擴大的趨勢,新上市,上櫃公開發行的家數增加不少,且不少經營有成的光電企業原為集團企業下分立而出,但現階段已經有「青出於藍,而更甚於藍」之勢.

三,多以開拓市場為主,非市場創造者

以產銷價值鏈而言,台灣光電業擅長以發揮量產優勢為創造企業利潤,偏重對市場規模的掌握,相較之下常在光電產品生命週期中已經進入發展期或成熟期時才切入,因此對於新技術與趨勢的掌握度落後於美,日大廠,對規格制定能力較不足.

由全面性的經濟景氣,再檢視到光電產業的發展規模,雖然在國際整體環境面有着沉重的復甦壓力,世界光電市場規模也出現首度的負成長,從另一個角度來看,亦可看出光電產業已經晉身主力產業之林,才會有與國際景氣趨勢出現的同步變化,隨着應用環境日趨多元,新的光電科技應用領域也正不斷的新生與擴張,仍可對產業前景抱以樂觀的看待.

然而,發展光電產業之重要性已為各國所認同,但光電產業為技術,資本密集之產業,具有相當程度的進入障礙(Entry Barrier).目前,除日,美等技術領先國持續投入,亞太新興國家如韓國,亦在積極發展光電產業,其對各國經濟成長的貢獻度也越來越高.未來由於各國的爭相投入,今後市場競爭愈見激烈,將是無法避免.

值此光電產業蓬勃興起之際,也藴涵着兩岸光電產業龐大的合作空間,以大陸方面長久發展的學研基礎,富饒的人力資源,若能結合台灣方面國際運籌(Global Logistic)能力,與反映快速彈性靈活的經營管理機制,相信兩岸光電產業的攜手並進,將可成為在世界舞台中不可忽視的新勢力.

在互聯網風口之後，以光電子為代表的先進科技將煥發前所未有的活力，光電子創新應用技術將與生活更加緊密結合，催生出更多智能應用，體現科技以人為本的精髓。