#科学出版社# #科学社书摘# 《中国先进能源2035技术预见》
人类对于未来社会的推测和预言活动早已有之。技术预见研究已把未来学、战略规划和政策分析有机结合起来，为把握技术发展趋势和选择科学技术优先发展领域或方向提供了重要支撑。随着科技政策和管理环境的不断复杂，面向未来的技术分析从最初简单确定性环境下的技术预测，逐渐转向复杂不确定性环境下的技术预见。 科技在面向未来经济社会发展规划和战略中的作用越来越重要，因此对科技发展方向和重点领域的准确预判与战略布局已成为世界各国发展规划中的重要内容。
*技术预见的兴起与发展*
“技术预见”是由英国萨塞克斯大学（University of Sussex）的 J.Irvine 和B.R.Martin 两位学者在 1983 年为英国应用研究与开发咨询委员会做的一项研究中提出来的，随后被学术界正式接受。J. Irvine 和 B. R. Martin 最终选择“foresight”一词作为“识别产生最大经济效益和社会效益的研究领域”工作的简称。这个词最早出现在两位学者的两本书中。一本是 1984 年出版的《科学中的预见：挑选赢家》，另一本是 1989 年出版的《预见研究：科学的优先选择》。按照B.R.Martin 的解释，“技术预见是对科学、技术、经济和社会的远期未来进行有步骤的探索过程，其目的是选定可能产生最大经济效益和社会效益的战略研究领域与通用新技术”。
1983 年是技术预见发展历程中具有里程碑意义的一年。此前，相关的类似活动被称为技术预测（technology forecasting）。技术预测活动于 20 世纪 40 年代在美国兴起，当时人们主要关注技术本身的发展规律。至 20 世纪 60 年代，基于定量方法的技术预测的整体关注度有下滑的趋势。可以说，技术预测兴于美国，也衰于美国。20 世纪 70～80 年代，技术预测在美国商业领域备受非议，主要是因为20 世纪 60 年代末以后，科技、经济、社会发展越来越复杂多变，传统的技术预测已不能适应这种瞬息万变的节奏。在 20 世纪 80 年代中期之后的十年里，“technology foresight”一词迅速扩散，尤其是在 20 世纪 90 年代初之后的五年里，这一词在文献中使用的频率远超“ technology forecasting ” 和“ technological forecasting”。这是由于在 20 世纪 90 年代初，各国都意识到技术预见对于国家未来发展和前途的重要性，纷纷抓紧开展技术预见研究，使得技术预见迅速成为世界潮流。
*技术预见的国内实践*
面向未来的技术预见活动逐渐成为学术研究与政策制定关注的焦点，对中国这一需要借助科技战略的前瞻布局来实现创新跨越式发展的大国来说显得更为重要，尤其是在推进创新型国家和世界科技强国建设背景下需要进一步加强。特别是随着创新驱动战略的实施，我国多个政府部门和科研单位（包括科技部、中国科学院和中国工程院等）展开了新一轮的技术预见，20 世纪 90 年代开始，中国开展的技术预见实践层出不穷，从研究路径、方法、规模等方面来看，整体呈现越来越系统化的趋势。最新的技术预见实践是 2015 年中国科学院科技战略咨询研究院启动组织的“支撑创新驱动转型关键领域技术预见与发展战略研究”（即新时代“中国未来20 年技术预见研究”），以及 2019 年科技部主导、中国科学技术发展战略研究院作为主要承担单位启动的第六次国家技术预见，旨在支持新一轮的国家中长期科技发展规划。
中国国家层面技术预见活动典型实践之一由科技部牵头，已经完成了五次国家技术预见活动，目前正在进行第六次国家技术预见活动。科技部最近完成的一次大规模技术预见活动由中国科学技术发展战略研究院在 2013 年承担组织实施，按照“技术摸底、技术预见、关键技术选择”三个阶段推进，采用文献计量与德尔菲法等定性和定量相结合的方法，完成了包括信息、生物、新材料、制造、地球观测与导航、能源、资源环境、人口健康、农业、海洋、交通、公共安全、城镇化 13 个领域的调查，从科技整体状况、领域发展状况和重大科技典型案例等方面，分析了中国与世界先进水平的差距，力图客观评价中国技术发展水平。
中国国家层面技术预见活动典型实践之二是由中国科学院完成的。2003～2005 年，中国科学院科技政策与管理科学研究所（现中国科学院科技战略咨询研究院）穆荣平研究员作为组长主持承担“中国未来 20 年技术预见研究”项目，在刻画并深入分析全面建设小康社会的重大科技需求的基础上，应用情景分析、德尔菲调查、专家会议等方法，针对信息、通信与电子技术，先进制造技术，生物技术与药物技术，能源技术，化学与化工技术，资源与环境技术，空间科学与技术和材料科学与技术8 个技术领域进行了两轮德尔菲调查。研究成果在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006 — 2020 年）》和《中国科学院“十一五”规划》中得以应用，为科技决策制定提供了有力支撑。
*技术预见在美国的实践*
技术预见起源于美国。早在第二次世界大战期间，技术预见的前期研究—技术预测就开始在美国出现。成立于 20 世纪 40 年代末期的兰德公司（Rand）在开发和推广技术预测方法方面发挥了重要作用。第二次世界大战以后，科学技术迅猛发展，技术发展的不确定性越来越强，预测难度也越来越大，因此出现了新的技术预测方法，其中以兰德公司的德尔菲法最著名。20 世纪 70～80 年代，美国认为“科技发展要顺其自然”，技术预测在国家技术政策制定方面的指导作用逐渐弱化。20 世纪 90 年代，美国非常重视未来技术的前瞻研究，且重点放在国家关键技术的选择上。1990 年美国国家关键技术委员会和 1992 年兰德公司关键技术研究所成立，定期发布《美国关键技术报告》，对美国科技政策制定和科技界产生了重要影响。美国并不专门组织国家层面的技术预见，虽然在国家层面设有专门的工作小组对未来技术进行评估，但是仅供美国国会参考，影响力并不大。相反，美国产业界为了应对国际化竞争和争取政府的研发支持等，开展了许多“类预见”活动，因此美国的预见活动的时间范围主要是未来5～10 年，所运用的主要方法包括情景分析、德尔菲法、技术情报、技术路线图等，且专家在这些预见活动中发挥着重要的作用。
*技术预见在日本的实践*
日本是迄今从事技术预见工作最系统、最成功的国家。日本经历了技术预测到技术预见的过程。1971 年起，日本科学技术厅利用德尔菲法组织实施了第一次技术预测活动，此后每五年实施一次技术预测的德尔菲调查，2000 年起改为技术预见的德尔菲调查。至 2016 年，日本已完成十次技术预见，2019 年又完成第十一次技术预见，7 月起陆续发布技术预见结果。1971～1996 年，日本前六次技术预见活动的方法均以德尔菲法为主，2001 年开展的第七次技术预见活动在德尔菲法的基础上增加了需求分析，2005 年开展的第八次技术预见活动在第七次技术预见活动的基础上又新增了情景分析和用于分析新兴技术的文献计量方法，第九次技术预见活动和第十次技术预见活动以德尔菲法和情景分析为主，尤其是第十次技术预见活动更突出了“对将来社会愿景的探讨”。第十次技术预见活动注重科技政策与创新政策一体化，首先开展未来社会愿景调查，根据愿景提出未来可能实现的科学技术并进行评估，基于提出的相关科学技术群开展多选项研究，进而创建未来情景。通过技术情景与社会情景的组合分析，提出政策选项，实现科技政策与创新政策的一体化。这些方法相辅相成，提高了技术预见活动的科学性和准确性，第十一次技术预见进一步引入人工智能的方法。
*技术预见在德国的实践*
德国在欧洲率先开展制度化的技术预见活动。1992 年，德国借鉴日本的经验，开展第一次技术预见德尔菲调查，基本沿用日本第五次技术预见调查的问卷。1998 年，德国完成第二次德尔菲调查，并充分利用互联网实时调查和及时发布预见项目的进展。2001 年，德国联邦教育及研究部（BMBF）发起“Futur program”计划，旨在通过社会各界的广泛对话来识别未来科学技术研究的优先领域。这次预见活动的主要方法不仅包括德尔菲调查，还包括情景分析。2007 年，为了确定优先发展领域和支撑相关科技政策的制定，BMBF 又发起了新一轮的预见活动，2007～2009 年，实施第一轮技术预见活动（Cycle 1），重点选择、确定未来关键技术。2012～2014 年，BMBF 委托并与德国工程师联合会技术中心、弗劳恩霍夫系统与创新研究所（ISI）共同实施第二轮技术预见活动（Cycle 2），该轮预见强调未来社会的发展趋势和所面临的挑战，预见时间至2030 年。所用方法较之前更系统，包括德尔菲法、文献计量分析、访谈、国际顾问小组等，国际顾问小组在预见活动中扮演了重要角色。德国这两次技术预见活动的结果很好地支撑了德国政府高技术战略制定，并且在产业人员及公众范围内也引起广泛讨论，整体有较高的接受度。
*技术预见在英国的实践*
1994 年，英国正式实施第一次技术预见活动，采用的主要方法是德尔菲调查，涉及 16 个领域 的1207 项技术课题，注重技术的负面影响与预见结果在全社会的扩散和应用。1997 年，英国启动第二次技术预见活动，相较前一次预见活动，其方法和组织形式有很大改变，将重点转移到“实现技术和社会经济的全面整合”。在方法上，第二次技术预见活动弱化了德尔菲调查，强调情景分析、专家会议、座谈会等技术预见方法，并充分利用互联网平台，广泛收集了社会各界人士对技术发展的看法。2002 年，英国开展第三次技术预见活动。与前两次相比，第三次技术预见活动又有较大变化，采取专题滚动项目的形式，重点在为公共政策制定提供支撑，采取的方法包括情景分析、德尔菲调查、专家座谈等。英国科学技术办公室（Office of Science and Technology，OST）在前三次技术预见活动中担当重要的角色，后更名为英国政府科学办公室（Government Office for Science），主要负责支持和推动公共领域的科学研究。2010 年，英国发布了第一轮技术预见报告，确定了未来10～20 年对英国至关重要的技术，特别是能够产生经济效益的技术，并对英国未来的科技工作提出建议。2012 年底又发布了第三次技术预见活动的第二轮发现，并更新了2010 年发布的53 项技术，重新评估了2010 年确定的主要技术。2017 年，英国发布了第三轮技术预见报告，这一轮技术预见活动引入了公共和私人部门专家对新兴技术的观点和意见，而且拓宽了信息来源。报告指出，已有技术和新兴技术之间的交互是未来发展的重要方向。
*技术预见在韩国的实践*
韩国从 20 世纪 80 年代后期开始技术预见工作，此任务被纳入研发管理范围之内，并且完全由国家机构负责，由韩国科技政策研究院（STEPI）和韩国科技评价与规划院（KISTEP）的研究小组主持。韩国《科学技术基本法》规定每 5 年开展一次中长期的科学技术预见。从 1993 年启动以来，截至 2016 年，已经开展了 5 次，预见结果为“科学技术基本计划”等科技战略的制定提供支撑。前两次技术预见活动运用了德尔菲法和头脑风暴，由韩国科学技术政策研究院和韩国科技评价与规划院共同完成；而第三次技术预见活动则增加了情景分析和横向扫描两种预测方法，由韩国科技评价与规划院一方完成。近三次技术预见活动为韩国的科技决策层提供了新兴科技领域的愿景和方向，确定了对国家财富增长和人民生活质量提高极具潜力的新技术。三次技术预见活动的成果均落实到国家关键技术选择和科技战略与规划中，并指导了韩国每隔 5 年一次的“科学技术基本计划”的制定工作。2010 年，韩国科技评价与规划院启动了为期两年的第四次技术预见活动，预见时间跨度为 2010～2035 年，此次技术预见活动采用文本挖掘、网络分析等先进技术，以便更好地把握社会和技术的发展态势。2017 年9 月，韩国发布了面向2040 年的第五次技术预见报告，预测了未来社会的发展趋势，分析了技术的寿命及临界点，提供了支撑未来发展的267 项关键技术，对未来社会科技态势发展产生了深远影响。
*技术预见在其他国家和组织的实践*
除上述国家外，法国、意大利、加拿大、西班牙、荷兰、丹麦、印度、马来西亚等国均根据各自的国情陆续开展了有针对性的技术预见活动，使技术预见活动的重要性提升到新的高度。此外，一些国际性和区域性组织也积极开展技术预见活动。例如，欧洲委员会联合研究中心在促进技术预见成为欧洲政策制定工具上起到了重要作用；“APEC 技术预见中心”先后开展了多项技术预见项目；经济合作与发展组织积极推进多国参与预见活动，推动了技术预见理论方法及成果的扩散与应用；联合国工业发展组织在推动跨国技术预见、人才培养和培训等方面也做出了大量卓有成效的工作。
人类对于未来社会的推测和预言活动早已有之。技术预见研究已把未来学、战略规划和政策分析有机结合起来，为把握技术发展趋势和选择科学技术优先发展领域或方向提供了重要支撑。随着科技政策和管理环境的不断复杂，面向未来的技术分析从最初简单确定性环境下的技术预测，逐渐转向复杂不确定性环境下的技术预见。 科技在面向未来经济社会发展规划和战略中的作用越来越重要，因此对科技发展方向和重点领域的准确预判与战略布局已成为世界各国发展规划中的重要内容。
*技术预见的兴起与发展*
“技术预见”是由英国萨塞克斯大学（University of Sussex）的 J.Irvine 和B.R.Martin 两位学者在 1983 年为英国应用研究与开发咨询委员会做的一项研究中提出来的，随后被学术界正式接受。J. Irvine 和 B. R. Martin 最终选择“foresight”一词作为“识别产生最大经济效益和社会效益的研究领域”工作的简称。这个词最早出现在两位学者的两本书中。一本是 1984 年出版的《科学中的预见：挑选赢家》，另一本是 1989 年出版的《预见研究：科学的优先选择》。按照B.R.Martin 的解释，“技术预见是对科学、技术、经济和社会的远期未来进行有步骤的探索过程，其目的是选定可能产生最大经济效益和社会效益的战略研究领域与通用新技术”。
1983 年是技术预见发展历程中具有里程碑意义的一年。此前，相关的类似活动被称为技术预测（technology forecasting）。技术预测活动于 20 世纪 40 年代在美国兴起，当时人们主要关注技术本身的发展规律。至 20 世纪 60 年代，基于定量方法的技术预测的整体关注度有下滑的趋势。可以说，技术预测兴于美国，也衰于美国。20 世纪 70～80 年代，技术预测在美国商业领域备受非议，主要是因为20 世纪 60 年代末以后，科技、经济、社会发展越来越复杂多变，传统的技术预测已不能适应这种瞬息万变的节奏。在 20 世纪 80 年代中期之后的十年里，“technology foresight”一词迅速扩散，尤其是在 20 世纪 90 年代初之后的五年里，这一词在文献中使用的频率远超“ technology forecasting ” 和“ technological forecasting”。这是由于在 20 世纪 90 年代初，各国都意识到技术预见对于国家未来发展和前途的重要性，纷纷抓紧开展技术预见研究，使得技术预见迅速成为世界潮流。
*技术预见的国内实践*
面向未来的技术预见活动逐渐成为学术研究与政策制定关注的焦点，对中国这一需要借助科技战略的前瞻布局来实现创新跨越式发展的大国来说显得更为重要，尤其是在推进创新型国家和世界科技强国建设背景下需要进一步加强。特别是随着创新驱动战略的实施，我国多个政府部门和科研单位（包括科技部、中国科学院和中国工程院等）展开了新一轮的技术预见，20 世纪 90 年代开始，中国开展的技术预见实践层出不穷，从研究路径、方法、规模等方面来看，整体呈现越来越系统化的趋势。最新的技术预见实践是 2015 年中国科学院科技战略咨询研究院启动组织的“支撑创新驱动转型关键领域技术预见与发展战略研究”（即新时代“中国未来20 年技术预见研究”），以及 2019 年科技部主导、中国科学技术发展战略研究院作为主要承担单位启动的第六次国家技术预见，旨在支持新一轮的国家中长期科技发展规划。
中国国家层面技术预见活动典型实践之一由科技部牵头，已经完成了五次国家技术预见活动，目前正在进行第六次国家技术预见活动。科技部最近完成的一次大规模技术预见活动由中国科学技术发展战略研究院在 2013 年承担组织实施，按照“技术摸底、技术预见、关键技术选择”三个阶段推进，采用文献计量与德尔菲法等定性和定量相结合的方法，完成了包括信息、生物、新材料、制造、地球观测与导航、能源、资源环境、人口健康、农业、海洋、交通、公共安全、城镇化 13 个领域的调查，从科技整体状况、领域发展状况和重大科技典型案例等方面，分析了中国与世界先进水平的差距，力图客观评价中国技术发展水平。
中国国家层面技术预见活动典型实践之二是由中国科学院完成的。2003～2005 年，中国科学院科技政策与管理科学研究所（现中国科学院科技战略咨询研究院）穆荣平研究员作为组长主持承担“中国未来 20 年技术预见研究”项目，在刻画并深入分析全面建设小康社会的重大科技需求的基础上，应用情景分析、德尔菲调查、专家会议等方法，针对信息、通信与电子技术，先进制造技术，生物技术与药物技术，能源技术，化学与化工技术，资源与环境技术，空间科学与技术和材料科学与技术8 个技术领域进行了两轮德尔菲调查。研究成果在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006 — 2020 年）》和《中国科学院“十一五”规划》中得以应用，为科技决策制定提供了有力支撑。
*技术预见在美国的实践*
技术预见起源于美国。早在第二次世界大战期间，技术预见的前期研究—技术预测就开始在美国出现。成立于 20 世纪 40 年代末期的兰德公司（Rand）在开发和推广技术预测方法方面发挥了重要作用。第二次世界大战以后，科学技术迅猛发展，技术发展的不确定性越来越强，预测难度也越来越大，因此出现了新的技术预测方法，其中以兰德公司的德尔菲法最著名。20 世纪 70～80 年代，美国认为“科技发展要顺其自然”，技术预测在国家技术政策制定方面的指导作用逐渐弱化。20 世纪 90 年代，美国非常重视未来技术的前瞻研究，且重点放在国家关键技术的选择上。1990 年美国国家关键技术委员会和 1992 年兰德公司关键技术研究所成立，定期发布《美国关键技术报告》，对美国科技政策制定和科技界产生了重要影响。美国并不专门组织国家层面的技术预见，虽然在国家层面设有专门的工作小组对未来技术进行评估，但是仅供美国国会参考，影响力并不大。相反，美国产业界为了应对国际化竞争和争取政府的研发支持等，开展了许多“类预见”活动，因此美国的预见活动的时间范围主要是未来5～10 年，所运用的主要方法包括情景分析、德尔菲法、技术情报、技术路线图等，且专家在这些预见活动中发挥着重要的作用。
*技术预见在日本的实践*
日本是迄今从事技术预见工作最系统、最成功的国家。日本经历了技术预测到技术预见的过程。1971 年起，日本科学技术厅利用德尔菲法组织实施了第一次技术预测活动，此后每五年实施一次技术预测的德尔菲调查，2000 年起改为技术预见的德尔菲调查。至 2016 年，日本已完成十次技术预见，2019 年又完成第十一次技术预见，7 月起陆续发布技术预见结果。1971～1996 年，日本前六次技术预见活动的方法均以德尔菲法为主，2001 年开展的第七次技术预见活动在德尔菲法的基础上增加了需求分析，2005 年开展的第八次技术预见活动在第七次技术预见活动的基础上又新增了情景分析和用于分析新兴技术的文献计量方法，第九次技术预见活动和第十次技术预见活动以德尔菲法和情景分析为主，尤其是第十次技术预见活动更突出了“对将来社会愿景的探讨”。第十次技术预见活动注重科技政策与创新政策一体化，首先开展未来社会愿景调查，根据愿景提出未来可能实现的科学技术并进行评估，基于提出的相关科学技术群开展多选项研究，进而创建未来情景。通过技术情景与社会情景的组合分析，提出政策选项，实现科技政策与创新政策的一体化。这些方法相辅相成，提高了技术预见活动的科学性和准确性，第十一次技术预见进一步引入人工智能的方法。
*技术预见在德国的实践*
德国在欧洲率先开展制度化的技术预见活动。1992 年，德国借鉴日本的经验，开展第一次技术预见德尔菲调查，基本沿用日本第五次技术预见调查的问卷。1998 年，德国完成第二次德尔菲调查，并充分利用互联网实时调查和及时发布预见项目的进展。2001 年，德国联邦教育及研究部（BMBF）发起“Futur program”计划，旨在通过社会各界的广泛对话来识别未来科学技术研究的优先领域。这次预见活动的主要方法不仅包括德尔菲调查，还包括情景分析。2007 年，为了确定优先发展领域和支撑相关科技政策的制定，BMBF 又发起了新一轮的预见活动，2007～2009 年，实施第一轮技术预见活动（Cycle 1），重点选择、确定未来关键技术。2012～2014 年，BMBF 委托并与德国工程师联合会技术中心、弗劳恩霍夫系统与创新研究所（ISI）共同实施第二轮技术预见活动（Cycle 2），该轮预见强调未来社会的发展趋势和所面临的挑战，预见时间至2030 年。所用方法较之前更系统，包括德尔菲法、文献计量分析、访谈、国际顾问小组等，国际顾问小组在预见活动中扮演了重要角色。德国这两次技术预见活动的结果很好地支撑了德国政府高技术战略制定，并且在产业人员及公众范围内也引起广泛讨论，整体有较高的接受度。
*技术预见在英国的实践*
1994 年，英国正式实施第一次技术预见活动，采用的主要方法是德尔菲调查，涉及 16 个领域 的1207 项技术课题，注重技术的负面影响与预见结果在全社会的扩散和应用。1997 年，英国启动第二次技术预见活动，相较前一次预见活动，其方法和组织形式有很大改变，将重点转移到“实现技术和社会经济的全面整合”。在方法上，第二次技术预见活动弱化了德尔菲调查，强调情景分析、专家会议、座谈会等技术预见方法，并充分利用互联网平台，广泛收集了社会各界人士对技术发展的看法。2002 年，英国开展第三次技术预见活动。与前两次相比，第三次技术预见活动又有较大变化，采取专题滚动项目的形式，重点在为公共政策制定提供支撑，采取的方法包括情景分析、德尔菲调查、专家座谈等。英国科学技术办公室（Office of Science and Technology，OST）在前三次技术预见活动中担当重要的角色，后更名为英国政府科学办公室（Government Office for Science），主要负责支持和推动公共领域的科学研究。2010 年，英国发布了第一轮技术预见报告，确定了未来10～20 年对英国至关重要的技术，特别是能够产生经济效益的技术，并对英国未来的科技工作提出建议。2012 年底又发布了第三次技术预见活动的第二轮发现，并更新了2010 年发布的53 项技术，重新评估了2010 年确定的主要技术。2017 年，英国发布了第三轮技术预见报告，这一轮技术预见活动引入了公共和私人部门专家对新兴技术的观点和意见，而且拓宽了信息来源。报告指出，已有技术和新兴技术之间的交互是未来发展的重要方向。
*技术预见在韩国的实践*
韩国从 20 世纪 80 年代后期开始技术预见工作，此任务被纳入研发管理范围之内，并且完全由国家机构负责，由韩国科技政策研究院（STEPI）和韩国科技评价与规划院（KISTEP）的研究小组主持。韩国《科学技术基本法》规定每 5 年开展一次中长期的科学技术预见。从 1993 年启动以来，截至 2016 年，已经开展了 5 次，预见结果为“科学技术基本计划”等科技战略的制定提供支撑。前两次技术预见活动运用了德尔菲法和头脑风暴，由韩国科学技术政策研究院和韩国科技评价与规划院共同完成；而第三次技术预见活动则增加了情景分析和横向扫描两种预测方法，由韩国科技评价与规划院一方完成。近三次技术预见活动为韩国的科技决策层提供了新兴科技领域的愿景和方向，确定了对国家财富增长和人民生活质量提高极具潜力的新技术。三次技术预见活动的成果均落实到国家关键技术选择和科技战略与规划中，并指导了韩国每隔 5 年一次的“科学技术基本计划”的制定工作。2010 年，韩国科技评价与规划院启动了为期两年的第四次技术预见活动，预见时间跨度为 2010～2035 年，此次技术预见活动采用文本挖掘、网络分析等先进技术，以便更好地把握社会和技术的发展态势。2017 年9 月，韩国发布了面向2040 年的第五次技术预见报告，预测了未来社会的发展趋势，分析了技术的寿命及临界点，提供了支撑未来发展的267 项关键技术，对未来社会科技态势发展产生了深远影响。
*技术预见在其他国家和组织的实践*
除上述国家外，法国、意大利、加拿大、西班牙、荷兰、丹麦、印度、马来西亚等国均根据各自的国情陆续开展了有针对性的技术预见活动，使技术预见活动的重要性提升到新的高度。此外，一些国际性和区域性组织也积极开展技术预见活动。例如，欧洲委员会联合研究中心在促进技术预见成为欧洲政策制定工具上起到了重要作用；“APEC 技术预见中心”先后开展了多项技术预见项目；经济合作与发展组织积极推进多国参与预见活动，推动了技术预见理论方法及成果的扩散与应用；联合国工业发展组织在推动跨国技术预见、人才培养和培训等方面也做出了大量卓有成效的工作。
5G系列之光模块高增长点
2020-06-03 00:46
相比于4G时代，5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位，上升周期已经开始
出品 | 每日财报
作者 | 刘雨辰
科技兴国已经成为国家战略，未来中国经济的引擎必然是科学技术的进步，之前我们用系列文章的形式剖析了半导体产业链。随后的一段时间《每日财报》也会用系列文章的形式解析5G产业链，如果说半导体追求国产替代，那么5G要力争引领世界。
知名光通信市场调研机构Dell'Oro Group近期的报告指出，中国的光模块供应商市场在全球的市场占比将超过50%，有望主导2020年全球市场。同时，2020年将首次出现5家中国厂商同时进入全球前十，分别是中际旭创、海信宽带、光迅科技、华工正源和新易盛。随着5G基础设施与数据中心的加快建设对光模块产业的需求增长，国内光模块产业将完成从低速向高速产业升级的过程。
01
光模块的组成和发展
光模块是光通信的核心器件，在光纤通信中，光模块主要完成光电转换和电光转换，通俗的来说，就是把发送过来的电信号转换成光信号，再通过光纤再把光信号转换成电信号进行传输。
光模块可以分为接收端和发射端，其中发射端把电信号转换为光信号，由TOSA（光发射次模块）和对应的驱动电路构成，核心为激光器；接收端把光信号转换为电信号，由ROSA（光接收次模块）和放大电路构成，核心为光电探测器。光模块产业链主要为光芯片-光器件-光模块-光设备，其中光模块环节位于产业链偏后端，主要起到设计、集成、封装、测试的作用。
光模块的上游是光芯片与光器件，下游是通信设备商，最终产品应用到数据中心与电信市场。据《每日财报》了解，国内企业中以华为、中兴通讯和烽火通信为代表的光网络设备商的份额占据全球市场的半壁江山，其中华为是当之无愧的龙头。通过对光模块的成本进行拆解，光器件共占成本的近80%，而在光器件中，TOSA和 ROSA 共占63%，即占总成本的50%。
从全球范围内来看，国内企业主要在无源器件、低速光芯片等中低端细分市场有竞争优势，但高端光芯片仍主要掌握在美、日厂商中，其中主要包括美国的Finisar、Lumentum、Neophotonics 和日本的Sumitomo、Fujitsu。从发展趋势来看，全球光模块厂商集中度进一步提升，国内厂商的光模块份额逐步加大，中低端产品基本全部完成国产替代，高端产品正在加快建设。
从现实情况出发，10G以下速率的光模块，国内厂家已经完成了从芯片到模块的全产业链国产替代；10G/25G/40G/100G光模块方面，光迅科技、中际旭创、海信宽带、华工正源等国内厂家已经实现全系列产品的覆盖，模块设计能力和封装工艺成熟。
400G光模块方面，中际旭创率先完成量产，领先世界，打开北美市场，最新的消息显示，新易盛的400G产品也已投放市场。
华为2019年下半年光模块的招标中以前传25G光模块为主，招标价格相比上一轮招标下降幅度在20%左右。其中，华工科技、海信宽带、光迅科技、中际旭创占据前传25G光模块主要份额。50G PAM4 LR中传光模块核心供应商包括华为海思、中际旭创、索尔思、光迅科技、海信宽带等，国内厂商的份额相比4G时取得较大突破，但50G PAM4 ER模块的供应商仍以日美厂商为主。
如果用十年建设一个与目前4G同等覆盖程度的5G网络， 那么2019-2028年，中国移动需要建设190万座基站。而对于联通和电信来说，采用3.5GHz频段，两者共需建设235万座5G基站。进一步来看，对于中国移动160MHz的频谱带宽而言，如果采用光纤直连，一个宏基站对应12支光模块，如果采用 Open-WDM，对应24支光模块。对于中国联通和电信，由于两家共享200MHz的频谱，所需光模块数量较 100MHz 翻倍，一个宏站对应 12 支光模块，因此共建共享不会减少光模块数量，在未来的一段时间内，光模块大概率将维持较高的景气度。
02
未来的变化和高增长点
5G 网络主要由三个主要部分组成，分别为无线网、承载网、核心网。三大运营商今年提高了5G建设的资本开支，5G网络建设将从2020年开始进入高速发展期，其中无线网和承载网都将迎来技术的代际升级，光模块随之也迎来换代需求。
根据《每日财报》获取的信息，无线网基站中的前传光模块将从10G升级到25G光模块，在承载网的回传需求中，城域网将从10G/40G升级到100G，骨干网将从100G升级到400G。除此之外，2019年建设的5G网络主要依托4G网络进行非独立组网，因此中传的光模块需求未正式打开，2020 年进入5G独立组网建设，CU和DU的分离将打开中传光模块的市场，这一点需要重点关注。
5G时代，25G光模块将成为主流的前传光模块。目前25G光模块有主要两种光芯片组成方式：25G 光芯片和10G光芯片超频。相较于10G光芯片超频，25G 光芯片具有可靠性好和稳定性高的特点，但其量产工艺要求高，供货渠道主要是海外。而10G 光芯片具有相对成熟的供应链，且部分国内厂商如光迅科技、华工科技等具有批量生产10G光芯片的能力，可以有效降低光模块成本。
超频方案与25G光芯片方案的主要区别在发送端，在发射组件中采用10G激光发射芯片并搭载25G 的LD Driver来达到超频效果。2019年由于业界对前传光模块需求量急速提升的准备不足，导致上游25G芯片出现产能不足，叠加10G芯片的成本优势，所以超频方案得到了广泛应用。但随着海外光芯片厂如Lumentum 将产能向25G光芯片倾斜，国内的光迅科技等企业在25G DBF芯片量产的突破， 25G光芯片有望在2020年实现产能提升和成本下降，10G超频方案的成本优势或将逐渐降低，毕竟25G芯片的性能更佳，这也是一个非常重要的变化。
随着 5G 网络建设的落地，数据中心流量进入爆发性增长的阶段，对数据中心互联的带宽提出了新的需求，作为数据中心内部数据传输通道的骨干，交换机的容量和速率决定了数据中心可对外提供的能力，而数据中心交换机是400G数通光模块规模最大的应用场景。目前Facebook的新一代数据中心架构用4×100G 实现400G带宽，提升了100G光模块需求，同时为后续400G光模块奠定规模基础。
以运营商数据中心目前所用的 100G端口交换机为例，光模块价值量占比已超过数据中心交换机整体的一半。目前各主流交换机制造商已纷纷推出多款面向400G的数据中心交换机产品，这些交换机产品可提供数十到数百个400G端口，当数据中心批量部署相关的400G交换机时，将有望为400G光模块带来较大的市场空间，这是未来的看点。
相比于4G时代，5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位， 5G无线通信所具备的高带宽、低时延、大连接的特点对光模块的功能和性能提出了更高的要求。光模块的上行周期已经开启，从产业链的全局来看，国内企业的薄弱环节仍然是上游的芯片领域，这也是未来本土企业的着重发力点。
声明：此文出于传递更多信息之目的，文章内容仅供参考，不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。
相比于4G时代，5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位，上升周期已经开始
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2020-06-03 00:46
相比于4G时代，5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位，上升周期已经开始
出品 | 每日财报
作者 | 刘雨辰
科技兴国已经成为国家战略，未来中国经济的引擎必然是科学技术的进步，之前我们用系列文章的形式剖析了半导体产业链。随后的一段时间《每日财报》也会用系列文章的形式解析5G产业链，如果说半导体追求国产替代，那么5G要力争引领世界。
知名光通信市场调研机构Dell'Oro Group近期的报告指出，中国的光模块供应商市场在全球的市场占比将超过50%，有望主导2020年全球市场。同时，2020年将首次出现5家中国厂商同时进入全球前十，分别是中际旭创、海信宽带、光迅科技、华工正源和新易盛。随着5G基础设施与数据中心的加快建设对光模块产业的需求增长，国内光模块产业将完成从低速向高速产业升级的过程。
01
光模块的组成和发展
光模块是光通信的核心器件，在光纤通信中，光模块主要完成光电转换和电光转换，通俗的来说，就是把发送过来的电信号转换成光信号，再通过光纤再把光信号转换成电信号进行传输。
光模块可以分为接收端和发射端，其中发射端把电信号转换为光信号，由TOSA（光发射次模块）和对应的驱动电路构成，核心为激光器；接收端把光信号转换为电信号，由ROSA（光接收次模块）和放大电路构成，核心为光电探测器。光模块产业链主要为光芯片-光器件-光模块-光设备，其中光模块环节位于产业链偏后端，主要起到设计、集成、封装、测试的作用。
光模块的上游是光芯片与光器件，下游是通信设备商，最终产品应用到数据中心与电信市场。据《每日财报》了解，国内企业中以华为、中兴通讯和烽火通信为代表的光网络设备商的份额占据全球市场的半壁江山，其中华为是当之无愧的龙头。通过对光模块的成本进行拆解，光器件共占成本的近80%，而在光器件中，TOSA和 ROSA 共占63%，即占总成本的50%。
从全球范围内来看，国内企业主要在无源器件、低速光芯片等中低端细分市场有竞争优势，但高端光芯片仍主要掌握在美、日厂商中，其中主要包括美国的Finisar、Lumentum、Neophotonics 和日本的Sumitomo、Fujitsu。从发展趋势来看，全球光模块厂商集中度进一步提升，国内厂商的光模块份额逐步加大，中低端产品基本全部完成国产替代，高端产品正在加快建设。
从现实情况出发，10G以下速率的光模块，国内厂家已经完成了从芯片到模块的全产业链国产替代；10G/25G/40G/100G光模块方面，光迅科技、中际旭创、海信宽带、华工正源等国内厂家已经实现全系列产品的覆盖，模块设计能力和封装工艺成熟。
400G光模块方面，中际旭创率先完成量产，领先世界，打开北美市场，最新的消息显示，新易盛的400G产品也已投放市场。
华为2019年下半年光模块的招标中以前传25G光模块为主，招标价格相比上一轮招标下降幅度在20%左右。其中，华工科技、海信宽带、光迅科技、中际旭创占据前传25G光模块主要份额。50G PAM4 LR中传光模块核心供应商包括华为海思、中际旭创、索尔思、光迅科技、海信宽带等，国内厂商的份额相比4G时取得较大突破，但50G PAM4 ER模块的供应商仍以日美厂商为主。
如果用十年建设一个与目前4G同等覆盖程度的5G网络， 那么2019-2028年，中国移动需要建设190万座基站。而对于联通和电信来说，采用3.5GHz频段，两者共需建设235万座5G基站。进一步来看，对于中国移动160MHz的频谱带宽而言，如果采用光纤直连，一个宏基站对应12支光模块，如果采用 Open-WDM，对应24支光模块。对于中国联通和电信，由于两家共享200MHz的频谱，所需光模块数量较 100MHz 翻倍，一个宏站对应 12 支光模块，因此共建共享不会减少光模块数量，在未来的一段时间内，光模块大概率将维持较高的景气度。
02
未来的变化和高增长点
5G 网络主要由三个主要部分组成，分别为无线网、承载网、核心网。三大运营商今年提高了5G建设的资本开支，5G网络建设将从2020年开始进入高速发展期，其中无线网和承载网都将迎来技术的代际升级，光模块随之也迎来换代需求。
根据《每日财报》获取的信息，无线网基站中的前传光模块将从10G升级到25G光模块，在承载网的回传需求中，城域网将从10G/40G升级到100G，骨干网将从100G升级到400G。除此之外，2019年建设的5G网络主要依托4G网络进行非独立组网，因此中传的光模块需求未正式打开，2020 年进入5G独立组网建设，CU和DU的分离将打开中传光模块的市场，这一点需要重点关注。
5G时代，25G光模块将成为主流的前传光模块。目前25G光模块有主要两种光芯片组成方式：25G 光芯片和10G光芯片超频。相较于10G光芯片超频，25G 光芯片具有可靠性好和稳定性高的特点，但其量产工艺要求高，供货渠道主要是海外。而10G 光芯片具有相对成熟的供应链，且部分国内厂商如光迅科技、华工科技等具有批量生产10G光芯片的能力，可以有效降低光模块成本。
超频方案与25G光芯片方案的主要区别在发送端，在发射组件中采用10G激光发射芯片并搭载25G 的LD Driver来达到超频效果。2019年由于业界对前传光模块需求量急速提升的准备不足，导致上游25G芯片出现产能不足，叠加10G芯片的成本优势，所以超频方案得到了广泛应用。但随着海外光芯片厂如Lumentum 将产能向25G光芯片倾斜，国内的光迅科技等企业在25G DBF芯片量产的突破， 25G光芯片有望在2020年实现产能提升和成本下降，10G超频方案的成本优势或将逐渐降低，毕竟25G芯片的性能更佳，这也是一个非常重要的变化。
随着 5G 网络建设的落地，数据中心流量进入爆发性增长的阶段，对数据中心互联的带宽提出了新的需求，作为数据中心内部数据传输通道的骨干，交换机的容量和速率决定了数据中心可对外提供的能力，而数据中心交换机是400G数通光模块规模最大的应用场景。目前Facebook的新一代数据中心架构用4×100G 实现400G带宽，提升了100G光模块需求，同时为后续400G光模块奠定规模基础。
以运营商数据中心目前所用的 100G端口交换机为例，光模块价值量占比已超过数据中心交换机整体的一半。目前各主流交换机制造商已纷纷推出多款面向400G的数据中心交换机产品，这些交换机产品可提供数十到数百个400G端口，当数据中心批量部署相关的400G交换机时，将有望为400G光模块带来较大的市场空间，这是未来的看点。
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