此次國家技術(shù)發(fā)明獎唯一的一等獎——“硅襯底高光效GaN基藍(lán)色發(fā)光二極管”項(xiàng)目，發(fā)揮出的功效可謂淋漓盡致。
2015年，國內(nèi)LED行業(yè)受到經(jīng)濟(jì)下行的沖擊，但該項(xiàng)目的轉(zhuǎn)化企業(yè)、擁有獨(dú)一無二原創(chuàng)技術(shù)的晶能光電發(fā)展勢頭良好，手機(jī)閃光燈和車燈用大功率LED快速增長，出貨在國內(nèi)企業(yè)中排名第一，公司利潤水平好于同行業(yè)企業(yè)。幾天前，晶能光電(江西)有限公司又宣布，2016年將新增100臺MOCVD設(shè)備，助力“南昌光谷”建設(shè)。
逆襲，靠的是“中國芯”。在世界LED產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，江西人自主研制的硅襯底LED芯片，已建立起從上游芯片到中游封裝、下游應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
硅襯底LED芯片有多神奇
高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，配套一流的空氣凈化系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)。巴掌大的藍(lán)色圓形硅片上，一層層“生長”著半導(dǎo)體材料，2000個毫米見方的芯片整齊分布。這就是具有世界領(lǐng)先水平的硅襯底LED芯片。
這種新型LED芯片，正漸漸走近百姓生活。2015年底，在南昌大學(xué)國家硅基LED工程技術(shù)研究中心，項(xiàng)目主要完成人江風(fēng)益拿著一個小小的芯片告訴記者，硅襯底LED芯片的核心部件——發(fā)光層共有70多層(厚度大約4微米，是正常人體頭發(fā)絲直徑的1/20)。
這小小的東西有什么特殊之處?隔著厚厚的玻璃，看著硅片上閃閃發(fā)亮的芯片，記者能感受到它的神奇。
芯片最怕熱，溫度每升高10℃，其壽命就要減掉一半。而硅襯底的散熱能力是藍(lán)寶石的三倍以上，這樣可以把工作中產(chǎn)生的熱傳給硅襯底，控制芯片的溫度。如果人們把硅襯底芯片的燈放在手電筒里，可照射至100米，藍(lán)寶石LED芯片可能只有30米，普通的光源大概就只有10米不到了。
而且，與世界上流行的藍(lán)寶石和碳化硅襯底不同，硅襯底發(fā)光材料在單面出光器件方面有著明顯的成本優(yōu)勢。世界上對硅襯底的研究做了40多年，最終才被江風(fēng)益團(tuán)隊突破，并在南昌實(shí)現(xiàn)全球首次量產(chǎn)。
研發(fā)出中國的硅襯底LED技術(shù)有多重要
在硅襯底LED技術(shù)誕生之前，我國LED產(chǎn)業(yè)主要采用兩種技術(shù)方案。一種叫做藍(lán)寶石，一種叫做碳化硅。
LED技術(shù)作用大、應(yīng)用廣泛，但12年前，我國半導(dǎo)體照明上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展幾乎是一片空白，功率型芯片全部依賴進(jìn)口。當(dāng)時，全國99%的LED企業(yè)采用的都是藍(lán)寶石技術(shù)路線。在這一技術(shù)領(lǐng)域，布滿了涵蓋全領(lǐng)域的專利“地雷”。起訴方以國際大公司為主，頻頻發(fā)動專利戰(zhàn)來制衡競爭對手。
為了擺脫國外巨頭的專利控制，必須靠自主核心技術(shù)專利，打造LED“中國芯”。面對使命的召喚，江風(fēng)益毅然啟動這一技術(shù)難題的自主攻關(guān)。
他創(chuàng)新性地運(yùn)用硅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的藍(lán)寶石或碳化硅，作為襯底制造氮化鎵基LED器件。這是一項(xiàng)改寫半導(dǎo)體照明歷史的新技術(shù)。國家863專家組對此的評價是：“打破了日本某公司壟斷藍(lán)寶石襯底和美國某公司壟斷碳化硅基半導(dǎo)體照明技術(shù)的局面，形成了藍(lán)寶石、碳化硅、硅基半導(dǎo)體照明技術(shù)方案三足鼎立的局面。”
如今，技術(shù)產(chǎn)業(yè)化單位晶能光電在襯底材料、外延片制造、芯片封裝、照明燈具等領(lǐng)域布局了專利網(wǎng)，范圍涉及歐美、韓、日等LED發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。到目前為止，已經(jīng)獲得專利147項(xiàng)。
硅襯底LED產(chǎn)業(yè)前景有多大
硅襯底LED的作用這么大，現(xiàn)實(shí)中有哪些應(yīng)用?
從大型戶外顯示屏到普通的手機(jī)背光源，從大功率LED路燈到孩子們喜歡的閃光鞋……因節(jié)能、環(huán)保、壽命長，LED引發(fā)了照明光源的又一次革命，被稱為21世紀(jì)最具發(fā)展前景綠色照明光源。
晶能光電CEO王敏介紹，在相同照明效果下，半導(dǎo)體照明(LED)比傳統(tǒng)光源節(jié)能40%到90%，壽命比傳統(tǒng)光源長10倍以上。
產(chǎn)品研發(fā)的活力在市場。記者了解到，我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模預(yù)計2020年達(dá)1.2萬億元。目前，全球LED產(chǎn)業(yè)市場潛力已達(dá)1萬億元。
已鐫刻在世界硅襯底LED技術(shù)巔峰的江西，LED產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)拓展。為了推動其實(shí)現(xiàn)超常規(guī)發(fā)展，“十三五”期間，我省將大力發(fā)展吉安、宜春、萍鄉(xiāng)、新余等重點(diǎn)集聚區(qū)，延長產(chǎn)業(yè)鏈條，圍繞上游芯片制造、中游器件封裝、下游應(yīng)用產(chǎn)品和配套材料及設(shè)備四個環(huán)節(jié)，打造完整的產(chǎn)業(yè)體系，致力打造千億LED產(chǎn)業(yè)，建設(shè)“南昌光谷”。
眼下，江西LED產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)正在放大。總投資10億元的英瑞爾集成電路產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目已落戶南昌，建成后將形成集芯片設(shè)計、封裝測試、應(yīng)用方案、下游應(yīng)用電子加工企業(yè)于一體的集成電路產(chǎn)業(yè)板塊。而晶能光電新增的MOCVD設(shè)備達(dá)產(chǎn)后，新增產(chǎn)能將為其每年帶來40億元的銷售額。
中國硅襯底LED產(chǎn)業(yè)航母，將在江西揚(yáng)帆起航。
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