【深度分析】加拿大如何做好光電產業集群？

發表時間：2024-06-20 08:48

在一項關于光子學產業的研究中，國際光學工程學會（SPIE）曾得出一個結論：四個國家——中國、美國、德國和日本，生產了全球近75%的光子元件。而加拿大也憑借其深厚的研究與工業能力基礎，在這一領域繼續爭奪全球市場份額。
加拿大領土廣袤，地理面積為9,984,670平方公里，僅次于俄羅斯和南極洲。相比以“小而美”而叱咤超快激光技術產業的立陶宛而言，加拿大似乎在各種光子領域都很強大——無論是研究能力和基礎設施，還是產業-學術集群活動等方面。
根據加拿大光子學協會（CPC），該國在這一領域擁有400多家公司，總共雇傭了2萬多名員工，大約每年為該國創造46億美元的收入。它在該領域的平均增長率為10%，其開發的產品有65%出口到全球市場。研究能力方面它也不甘示弱，十幾家科研機構專注參與光子學研究。
在這個國家，光子學這個行業有著悠久的傳統，也呈現出非?；钴S的創業場景。
據以往資料統計整理顯示，在過去的60年中，加拿大一直在全球光子學領域扮演著先驅者的角色。例如，BellNorthernResearch在1976年安裝了第一個光纖網絡，從而在對光纖進行了十年研究的基礎上取得了重大進展。這項研究后來催生了一個充滿傳奇色彩的分拆公司，并很快演變成電信業的全球參與者，它就是：北電網絡公司（theNortelNetworksCorporation）。
北電網絡堪稱加拿大的“國寶級”企業——盡管在2009年開始的漫長破產過程中它被解散了，但其技術遺產和思維方式，仍然對加拿大的光電子行業生態產生著深遠影響：如今，在加拿大的光電子行業中，可以看到許多植根于北電時代的的中小型企業（SMEs）的身影。
除了這些中小型企業，加拿大的光子學領域還得到了大學、研究機構、國內外供應商和合作伙伴公司的支持，形成了一個完整的生態系統。這個生態系統在魁北克和渥太華之間尤為活躍，并為加拿大的光子學研究和發展提供了強有力的支持。
安大略省以生物光子學而聞名，而魁北克省則以傳感而聞名。渥太華地區，傳統上是安大略省光電子產業的中心，是北電、JDSUniphase、思科和阿爾卡特朗訊加拿大公司等知名通信企業的所在地。魁北克省的光電子產業主要是中小型企業，它們非常多樣化，涵蓋了許多應用領域。
擁有400多家光子學企業，加拿大如何“做大做強”生態圈？

（數據來源：CanadianPhotonicsConsortium；制表：維科網·激光）
充滿活力的科學和創業場景
無論從哪個角度和層面去看，有一點是非常顯而易見的——加拿大光電子產業不僅有著悠久的傳統，它還堅定地著眼于未來。
事實上，加拿大人很早就已經把激光和光纖聯系在一起。自20世紀60年代末以來，加拿大的研究和工業為基于光纖和激光的電信革命做出了重大貢獻。值得一提的是，世界上第一臺CO2激光器，也起源于加拿大的魁北克地區。20世紀60年代末，JacquesA.Beaulieu發明了在大氣壓下橫向激發的高功率氣體激光器——簡稱CO2TEA激光器。這一發明不僅展示了加拿大在激光技術方面的領先地位，也為后來的光子學研究提供了重要的工具和平臺。
在魁北克地區，光子學研究得到了廣泛的關注和支持：加拿大國家光學研究所（INO）、拉瓦爾大學光學、光子和激光中心（COPL）、國防研究與發展中心（DRDC）和其他八所位于魁北克地區的大學都在進行光子學方面的研究。
這些研究所不僅培養了下一代科學家，還不斷突破研究的極限，催生了眾多初創企業——在魁北克涉入光電子產業的220家公司中，有三分之一的公司成立還不到10年。這220多家公司，又占據了加拿大光電子產業50%的份額，每一家都在3-4個不同的行業提供光子應用。
擁有400多家光子學企業，加拿大如何“做大做強”生態圈？
加拿大的一些知名光電企業
2022年3月，加拿大政府投資2.4億加元（合1.87億美元），以提振該國的半導體和光子學領域，希望借此提升其在全球市場上的地位。這成為其光子學發展的一個關鍵發展節點。
當下，在加拿大光子學領域，除了光子學系統、集成光子元件、特種光纖之外，中紅外激光技術也是備受關注的技術之一。像LumIRLasers這樣的初創公司，在2019年成立之初就明確了雄心勃勃的目標，致力于中紅外技術的民主化，以及在所有工業領域帶來一場新的激光革命。
Femtum則是由拉瓦爾大學光學、光子學和激光中心于2017年衍生出來的公司，該公司也在計劃開發波長范圍在2.8-3.5微米之間的中紅外光纖激光器，其脈沖激光器能夠對非金屬材料進行新的精密加工，如薄膜圖案或聚合物和半導體加工，以提高半導體等高科技制造業的制造產量和投資回報率。
OPTONIQUE集群
在一個擁有如此廣闊地域空間的國家，形成產業集群是自然而然的事情。
光學和光子學館（POP）于2006年在魁北克市的拉瓦爾大學開放，是光學、光子和激光中心的所在地，也是加拿大光子創新研究所的行政公署。
非營利光子學進步組織——魁北克光子網絡（QPN）作為網絡和信息中心，致力于將參與該地區光子學產業的公司、政府部門和組織聚集在一起。
光學、光子和激光中心（COPL）是加拿大最大的光學/光子學大學研究中心。
2017年成立的魁北克OPTONIQUE集群，也成為了加拿大光子學產業的發展的一個重要節點。該集群匯集了來自包括初創企業、中小企業、跨國公司、研究機構和大學等不同領域的參與者，為初創企業構筑了從學術界走向市場的支持網絡。許多年輕的公司成功地從初創階段過渡到規模擴大階段，并在國際市場上站穩了腳跟。
OPTONIQUE集群的會員公司平均有三分之二的銷售額來自出口。魁北克和加拿大在世界各地擁有令人印象深刻的貿易辦事處網絡，比如德國慕尼黑和柏林。
OPTONIQUE集群經常在德國慕尼黑光電展覽會（LASERWorldofPHOTONICS）等貿易博覽會上展出自家產品，并專門設了加拿大展區片區。對于國際創業公司，甚至還有一些項目可以讓他們整合學術相關的孵化器，比如專門專注于光子和量子技術的孵化器和加速器——如Quantino。
加拿大光子學制造中心（CPFC）
CPFC是一家純III-V型半導體代工廠，由加拿大國家研究委員會運營，擁有最先進的生產和測量技術。
CPFC響應加拿大政府的半導體挑戰計劃（SemiconductorChallengeCallout）以及CPFC振興計劃，為公司和研究機構提供專業知識和基礎設施，定期開展國際合作項目。
CPFC團隊作為北美唯一一家公開運營的純化合物半導體代工廠，專門設計和制造由磷化銦（InP）、砷化鎵（GaAs）、氮化鎵(GaN)和其他材料制成的器件。其服務還包括設計和制造光子集成電路（PICs）和分立光子器件，包括激光器（DFB/BHET）、探測器、放大器和調制器。CPFC擁有一個經過驗證的參考設計庫，包括制造的實現，從中可以挖掘新的流程鏈。
加拿大光子工業聯盟（CPIC）
加拿大光子工業聯盟（CPIC）是一個以商業為主導的光子交換組織，涵蓋從研究人員到光子公司和最終用戶的整個價值鏈。它的任務是為終端用戶、光子產業、大學和機構提供網絡，目標是通過光子學加速加拿大產業的發展。
加拿大政府目前正在支持三個創新中心的發展，重點是：(1)用于通信、傳感器技術或計算的量子技術，(2)半導體和數字技術，以及(3)電池和清潔技術。在所有這些領域，初創企業、中小企業和大型企業都在積極推動和定位光子解決方案。這些中心為活躍在上述領域的初創企業提供了融資和風險投資的便利。
擁有400多家光子學企業，加拿大如何“做大做強”生態圈？

（數據來源：CanadianPhotonicsConsortium；制圖：維科網·激光）
加拿大的光學專業教育與技能培訓
許多加拿大大學都設有光子學小組或中心。渥太華的阿爾岡昆學院提供文憑和學士學位課程，而拉瓦爾大學的學生可以獲得生物光子學碩士學位。安大略省漢密爾頓市的麥克馬斯特大學（McMasterUniversity）有光子學應用工程學士學位，安大略省滑鐵盧大學（UniversityofWaterloo）為光子學專業人士提供教育證書。安大略省圣凱瑟琳的布洛克學院甚至提供激光研究生證書。
在全球范圍內，光子學這個領域一直受到缺乏訓練有素的工程師和技術人員的普遍困擾。CPC表示，加拿大也是如此：“除了大學教育，中小學生接觸光子學的機會并不多?！?/span>

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