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2023年，雖然世界并未變得更美好，但光電子行業(yè)的某些領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)步，而這種進(jìn)步預(yù)計(jì)將持續(xù)發(fā)展。

光子學(xué)的領(lǐng)域正在經(jīng)歷深刻的變革，有些地方變革緩慢，而其他領(lǐng)域則突飛猛進(jìn)。

激光設(shè)備在材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用，即被眾多人稱(chēng)為的“激光市場(chǎng)”，看似已經(jīng)相當(dāng)成熟，并正在穩(wěn)步發(fā)展。而在其他領(lǐng)域，用于電信和計(jì)算的光子解決方案通常被視為半導(dǎo)體領(lǐng)域的一部分，如今正準(zhǔn)備征服這一領(lǐng)域。

這個(gè)領(lǐng)域正在經(jīng)歷巨大的變革，選擇合適的時(shí)機(jī)可能是決定誰(shuí)將從當(dāng)前趨勢(shì)中獲益最多的關(guān)鍵。

最后，我們來(lái)談?wù)劶す夂司圩?。它是否能夠拯救地球？或許并不會(huì)很快。但它可能會(huì)在短期內(nèi)產(chǎn)生一些意想不到的影響。

更成熟的激光

幾十年來(lái)，激光技術(shù)一直是一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的前沿技術(shù)。
然而，如今它已經(jīng)變得司空見(jiàn)慣。從汽車(chē)、每天使用的顯示屏，到智能手機(jī)中的集成電路芯片，這些都是通過(guò)專(zhuān)業(yè)的激光系統(tǒng)生產(chǎn)的。
——激光技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于制造業(yè)，而實(shí)際的光源已經(jīng)不再是工廠(chǎng)車(chē)間大型機(jī)柜中的賣(mài)點(diǎn)。
可以說(shuō)，激光器已經(jīng)成為一種商品，即使是千瓦級(jí)的光纖激光器也越來(lái)越多地通過(guò)價(jià)格來(lái)競(jìng)爭(zhēng)。
在西方國(guó)家，這導(dǎo)致了近年來(lái)的并購(gòu)浪潮，同時(shí)也將中國(guó)這個(gè)最大的工業(yè)激光系統(tǒng)市場(chǎng)變成了“惡性?xún)r(jià)格戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)”。
因此，激光系統(tǒng)供應(yīng)商必須為其產(chǎn)品尋找新的銷(xiāo)售渠道，尤其是在中國(guó)，但不僅限于中國(guó)。
BOS Photonics公司總裁顧波曾表示：“價(jià)格戰(zhàn)將逐漸演變?yōu)槎ㄖ平鉀Q方案的競(jìng)爭(zhēng)?！?br/>這意味著，高素質(zhì)的工程團(tuán)隊(duì)和可靠的服務(wù)將為企業(yè)帶來(lái)巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
這與許多業(yè)內(nèi)專(zhuān)家的觀(guān)點(diǎn)不謀而合：激光系統(tǒng)供應(yīng)商正試圖通過(guò)突出技術(shù)特點(diǎn)（如靈活的光束整形或額外的過(guò)程控制功能）來(lái)實(shí)現(xiàn)差異化。
另一個(gè)趨勢(shì)是，激光供應(yīng)商更加依賴(lài)于聯(lián)合集團(tuán)和跨越邊界。
顧波表示：“在經(jīng)濟(jì)疲軟、利潤(rùn)減少的情況下，企業(yè)間的強(qiáng)強(qiáng)合作將取代垂直整合，成為后疫情時(shí)代中國(guó)工業(yè)激光行業(yè)的商業(yè)模式趨勢(shì)?！?br/>此外，一些下游大型企業(yè)已經(jīng)跨界進(jìn)入激光設(shè)備制造領(lǐng)域。
在接下來(lái)的幾個(gè)月里，我們將看到實(shí)際數(shù)字的變化。
到目前為止，中國(guó)激光市場(chǎng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。盡管?chē)?guó)際地緣政治形勢(shì)復(fù)雜嚴(yán)峻，新冠之后全球和國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇乏力，但中國(guó)激光市場(chǎng)仍實(shí)現(xiàn)了6.5%的年增長(zhǎng)率：2023年達(dá)到144.3億美元。
顧波預(yù)測(cè)，2024年中國(guó)激光市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率將達(dá)到10.2%，推動(dòng)該行業(yè)的收入達(dá)到159億美元。

2023 年，全球激光材料加工系統(tǒng)市場(chǎng)呈現(xiàn)溫和增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 230 億美元。（Optech Consulting 提供。）

Optech Consulting公司的阿諾德·梅爾（Arnold Mayer）是一位經(jīng)驗(yàn)豐富的分析師，在激光材料加工設(shè)備市場(chǎng)擁有數(shù)十年的觀(guān)察經(jīng)驗(yàn)。
他曾認(rèn)為，2023年全球激光材料加工系統(tǒng)市場(chǎng)將增長(zhǎng)2-5%，達(dá)到230億美元的新紀(jì)錄：這取決于第四季度的最終調(diào)整。
事實(shí)顯示，“在全球主要激光設(shè)備消費(fèi)國(guó)中，只有美國(guó)在2023年實(shí)現(xiàn)了健康增長(zhǎng)，而歐洲和中國(guó)則落在后面?！?br/>梅爾說(shuō)：“在全球范圍內(nèi)，我們看到激光焊接領(lǐng)域的需求尤為強(qiáng)勁，而切割和微處理領(lǐng)域則落在后面?！?br/>關(guān)于2024年，梅爾認(rèn)為，目前的市場(chǎng)趨勢(shì)不會(huì)立即改變。但他補(bǔ)充表示，可能會(huì)有積極的發(fā)展，例如微處理市場(chǎng)的復(fù)蘇。

光子技術(shù)促進(jìn)計(jì)算

隨著光子技術(shù)在材料加工領(lǐng)域的發(fā)展前景放緩，其在另一個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展速度卻在加快：光計(jì)算和數(shù)據(jù)通信。
與電子器件相比，光子元件在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)速度更快、能耗更低。
我們想探討的問(wèn)題是：在這一不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)中，哪些公司最有能力實(shí)現(xiàn)盈利？
在簡(jiǎn)單了解技術(shù)本身之后，我們將深入討論這個(gè)問(wèn)題。
光子技術(shù)在處理速度和傳輸速率方面的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，因此科學(xué)家早在20世紀(jì)80年代就預(yù)測(cè)到了光計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)。
當(dāng)時(shí)，貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們?cè)噲D制造出光學(xué)晶體管，但未能成功。
——其中一個(gè)根本問(wèn)題是光子之間沒(méi)有相互作用，至少電子之間沒(méi)有相互作用。
經(jīng)過(guò)幾十年對(duì)硅基元件集成的不斷完善，人們的注意力已轉(zhuǎn)向磷化銦、氮化銦、氮化硅等材料以及新型芯片封裝技術(shù)所帶來(lái)的機(jī)遇。
許多初創(chuàng)公司已獲得數(shù)億美元的資金，將這些光子平臺(tái)的前景轉(zhuǎn)化為新的光計(jì)算和數(shù)據(jù)通信解決方案。
Lightmatter就是其中的一個(gè)例子。據(jù)彭博社報(bào)道，該公司的估值剛剛達(dá)到12億美元。
他們正在開(kāi)發(fā)幾種不同的技術(shù)，包括可編程光子互聯(lián)技術(shù)（可使傳統(tǒng)芯片更快地進(jìn)行通信）、光計(jì)算芯片及其組合。
任何想要推進(jìn)傳統(tǒng)（即電子）計(jì)算的人，最終都必須提供芯片級(jí)解決方案。
這就需要與半導(dǎo)體工廠(chǎng)建立某種形式的合作關(guān)系，以加工芯片，而這需要數(shù)十億美元的投資。
這些集成光子學(xué)先驅(qū)面臨著許多單獨(dú)的挑戰(zhàn)。
但幾乎所有這些公司都將面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是，如何在CMOS制造工藝中擴(kuò)展自己的技術(shù)。
事實(shí)上，雖然有許多試驗(yàn)生產(chǎn)線(xiàn)、研究所和組織都是為了幫助小型光子集成商完善其制造設(shè)計(jì)而設(shè)立的。
但是，任何想抓住高帶寬數(shù)據(jù)處理和通信需求快速增長(zhǎng)的機(jī)遇的企業(yè)，最終都需要與全球晶圓廠(chǎng)（GlobalFoundries）或高塔半導(dǎo)體公司（Tower Semiconductor）等大型半導(dǎo)體工廠(chǎng)合作。
前者已宣布與光子先驅(qū)建立合作關(guān)系，如Ayar Labs、Lightmatter、PsiQuantum、Ranovus和Xanadu等。
現(xiàn)在，回到我們最初的問(wèn)題：在這些公司中，誰(shuí)最有能力從光子計(jì)算和數(shù)據(jù)通信解決方案的新興需求中賺錢(qián)？
顯然，半導(dǎo)體巨頭可以吸收新技術(shù)，為市場(chǎng)提供服務(wù)于人工智能趨勢(shì)所需的一切（甚至更多）。
這些新技術(shù)尤其適合為人工智能進(jìn)行計(jì)算。
在光子供應(yīng)鏈中爭(zhēng)奪材料時(shí)，大型企業(yè)也能發(fā)揮更大的影響力。
——這可能是2023年11月幾家歐洲公司向歐盟委員會(huì)發(fā)出警示的原因。
代表X-FAB（德國(guó)/法國(guó)）、LIGENTEC（法國(guó)/瑞士）、SMART Photonics（荷蘭）、Aixtron（德國(guó)）、PHIX Photonics Assembly（荷蘭）、VLC Photonics（西班牙）、Almae（法國(guó)）和Photon Delta（荷蘭）的八位首席執(zhí)行官在一項(xiàng)計(jì)劃上簽下了自己的名字，該計(jì)劃旨在加快光子集成電路供應(yīng)鏈的發(fā)展。
他們共同要求歐盟委員會(huì)在未來(lái)八年內(nèi)提供42.5億歐元的支持。
從這個(gè)數(shù)字可以看出他們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的重視程度和嚴(yán)重性：如果歐洲人不能迎頭趕上，這個(gè)行業(yè)的利潤(rùn)可能會(huì)落入亞洲和美國(guó)的半導(dǎo)體巨頭手中。
順便說(shuō)一句：光量子計(jì)算領(lǐng)域的銷(xiāo)售商可能也需要敲響警鐘。
光子計(jì)算技術(shù)也非常適合服務(wù)于光量子計(jì)算，因此，誰(shuí)服務(wù)于光子計(jì)算供應(yīng)鏈，誰(shuí)就能輕松服務(wù)于量子計(jì)算供應(yīng)鏈。

核聚變的未來(lái)

我們必須承認(rèn)，激光核聚變是一項(xiàng)了不起的技術(shù)。

在過(guò)去的12個(gè)月里，該領(lǐng)域所取得的進(jìn)展令人驚嘆。盡管如此，現(xiàn)在就期望很快就能為電網(wǎng)提供可靠的核聚變發(fā)電路線(xiàn)圖還為時(shí)尚早。
對(duì)于一些基本問(wèn)題：例如，如何實(shí)現(xiàn)凈能量增益？如何建立連續(xù)的聚變運(yùn)行？
目前還沒(méi)有實(shí)驗(yàn)證據(jù)，科學(xué)家們甚至不清楚哪種目標(biāo)材料最適合聚變。
盡管如此，（激光）核聚變?nèi)允且粋€(gè)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，因此，2023年啟動(dòng)了一系列資助計(jì)劃。
美國(guó)能源部宣布為慣性聚變能源提供4500萬(wàn)美元，德國(guó)政府甚至承諾在2028年之前提供10億歐元的資金。
這筆錢(qián)能做什么？當(dāng)然是基礎(chǔ)研究，根據(jù)需要積累更多的知識(shí)，從而找到基本問(wèn)題的答案。
但在此之前，大部分資金將用于激光研究。
這就是事情變得有趣的地方。它很可能會(huì)催生一類(lèi)具有短脈沖（ns或fs）、高脈沖能量（J至kJ）和高重復(fù)率（10 Hz至kHz）的激光系統(tǒng)。
當(dāng)然，這些系統(tǒng)也都將采用二極管泵浦，這將有助于其他領(lǐng)域，如二次光源。
聚變研究還將推動(dòng)等離子鏡等超高強(qiáng)度系統(tǒng)的組件開(kāi)發(fā)。
最終，我們可能會(huì)看到比連續(xù)聚變實(shí)驗(yàn)更快的桌面加速電子、質(zhì)子或中子源。這將有利于材料研究、醫(yī)療保健和其他基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。
未來(lái)幾年的資金即將到位，因此我們可以期待在激光和核聚變研究的各個(gè)領(lǐng)域取得明顯進(jìn)展。
今年，光子學(xué)的其他領(lǐng)域也值得關(guān)注。
例如，國(guó)防激光器是否會(huì)成為一個(gè)更引人注目的市場(chǎng)？太空光子學(xué)市場(chǎng)能飆升到什么程度？
一切剛剛萌芽，研究蓄勢(shì)待發(fā)，我們拭目以待。