晶能光電LED外延生產(chǎn)車間

LED芯片金屬蒸鍍

手工分選車間

南昌硅襯底LED項目喜獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎的消息轟動全國、引世界矚目。那么，硅襯底LED項目是什么？為什么能獲得如此高的榮譽？將給中國乃至世界經(jīng)濟社會發(fā)展帶來哪些影響？帶著這些疑問，記者走進晶能光電(江西)有限公司進行了一番探尋。

背景

LED照明

比普通白熾燈節(jié)能90%

說到硅襯底LED技術(shù)，市民或許會覺得概念太高深而難以理解，但是看到LED汽車前大燈、LED手機閃光燈、LED強光手電這些日常生活用品，就能有個直觀感受，硅襯底LED技術(shù)就是讓這些照明產(chǎn)品發(fā)光的技術(shù)。

LED作為第四代照明光源，具有高效、使用壽命長、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，走進了千家萬戶，在全球的滲透率越來越高。因而節(jié)能環(huán)保的LED照明產(chǎn)業(yè)，也成為國內(nèi)外重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

“對普通老百姓而言，使用LED新型照明光源，其照明度比普通日光燈高1倍，發(fā)光效率比普通白熾燈節(jié)能90%。”晶能光電聯(lián)合創(chuàng)始人、南昌大學(xué)副校長江風(fēng)益教授介紹說，LED照明具有重大節(jié)能減排價值。

專利壁壘

限制國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展

目前，全球LED產(chǎn)業(yè)規(guī)模呈快速增長之勢，據(jù)預(yù)測，到2020年全球LED照明市場將達到1000億美元，已形成美國、歐洲、亞洲三足鼎立的產(chǎn)業(yè)分布與市場競爭格局，其中亞洲以日本、韓國、中國為主。

國際上現(xiàn)有三條LED 照明技術(shù)路線，分別是藍寶石襯底、碳化硅襯底和硅襯底氮化鎵基LED 技術(shù)（以下簡稱硅襯底LED技術(shù)）路線。目前，第一條藍寶石LED技術(shù)路線是產(chǎn)業(yè)界采用的主流技術(shù)路線，第二條碳化硅LED技術(shù)路線屬“貴族”路線。這兩條技術(shù)路線的核心發(fā)明專利分別被日、美等國壟斷，對我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展形成專利壁壘。

我國LED照明產(chǎn)業(yè)起步較晚，但是發(fā)展迅猛。目前全球70%的LED照明產(chǎn)品在中國生產(chǎn)制造，我國LED生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量在2萬家以上，然而銷量卻未與之形成正比。

“2010年以后，國內(nèi)開始發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)，市場主流是引進藍寶石襯底技術(shù)的方式，但是國外專利體系完備，形成了專利封鎖線，國內(nèi)產(chǎn)品很難往外面賣，國外產(chǎn)品在國內(nèi)利潤又很高。”晶能光電(江西)有限公司外研中心副總裁付羿博士說。

突圍

瞄準硅襯底LED技術(shù)尋求突破

雖然我國是LED制造大國，并已進入LED產(chǎn)業(yè)的繁榮時期，但繁榮背后卻是多數(shù)企業(yè)和資本的低效率。歸結(jié)原因，主要是我國90%以上的LED生產(chǎn)企業(yè)均在跟蹤模仿國外的技術(shù)，大部分企業(yè)缺少核心專利技術(shù)及品牌，同質(zhì)化嚴重，通過拼價格、拼規(guī)模、拼投資，在中低端照明市場掙扎。

一邊是日本的藍寶石襯底，一邊是美國的碳化硅襯底，市場布滿了LED巨頭精心埋下的專利地雷，如何在重重夾擊和壟斷中突出重圍另辟新徑？江風(fēng)益教授的據(jù)了解，硅作為一種襯底材料，與藍寶石和碳化硅相比，具有低成本、大尺寸、高質(zhì)量、能導(dǎo)電等優(yōu)點，被認為是業(yè)界夢寐以求的生長氮化鎵藍光LED的襯底材料。采用硅襯底技術(shù)的LED芯片散熱好，產(chǎn)品抗靜電性能好、壽命長，可承受的電流密度高，適用于大功率LED照明，且由于硅芯片的單面出光，光指向性好、光品質(zhì)好的特點，使其在LED手機閃光燈、汽車照明、高端室內(nèi)照明等對光品質(zhì)及方向性要求更高的領(lǐng)域極具優(yōu)勢。

“南昌創(chuàng)造的硅襯底LED技術(shù)誕生，相當(dāng)于在全球范圍發(fā)明了一種新的光源，改變了全球LED產(chǎn)業(yè)格局，使得中國擁有了國際上第三條LED照明技術(shù)路線。”江風(fēng)益教授告訴記者，硅襯底LED技術(shù)使我國這一產(chǎn)業(yè)從根本上避開了與藍寶石襯底、碳化硅襯底兩條技術(shù)路線發(fā)生專利糾紛。

攻克世界難題點亮“中國芯”

“我們開始做的時候，美國IBM公司30年前就做了，IBM是一個世界性的公司，他們有的是人力物力財力去做這件事，但沒有做成，放棄了。在這種情況下，我們把這個技術(shù)撿過來，繼續(xù)做。”江風(fēng)益教授說。

在硅上制備高光效GaN基LED一直是學(xué)術(shù)界夢寐以求的目標。然而由于硅和GaN巨大的晶格失配和熱失配導(dǎo)致的外延膜龜裂、晶體質(zhì)量差，以及襯底不透明導(dǎo)致的出光效率低等問題長期未能解決，致使業(yè)界普遍認為，在硅上制備高光效GaN基LED是不可能的事，硅襯底GaN基LED路線幾乎被判“死刑”。

經(jīng)過數(shù)千次實驗，南昌硅襯底LED項目技術(shù)研發(fā)團隊終于在國際上率先攻克了這一世界難題。同時，在晶能光電每年8000萬元以上研發(fā)經(jīng)費的推動下，所生產(chǎn)的硅襯底LED產(chǎn)品各項指標在同類研究中均處于國際領(lǐng)先水平，并與前兩條技術(shù)路線持平。目前，晶能光電圍繞硅襯底LED技術(shù)已經(jīng)申請或擁有國際國內(nèi)專利330多項，已授權(quán)專利147項，其中國際專利47項。

“當(dāng)時國內(nèi)外幾十家在做，我們比較幸運，從跟蹤到跨越，很快就突破了里面的關(guān)鍵技術(shù)，突破了人家30多年沒有解決的問題。”江風(fēng)益教授說。從2003年開始，經(jīng)過一年多技術(shù)攻關(guān)，硅襯底LED取得突破性進展，開發(fā)了硅襯底氮化鎵基LED材料與器件技術(shù)；2005年實驗室出產(chǎn)品，點亮中國“芯”，打破日美壟斷，形成全球LED技術(shù)三足鼎立局面。

影響

技術(shù)創(chuàng)新打破國外企業(yè)對高端市場壟斷

我國LED產(chǎn)業(yè)目前存在“大而不強”的缺陷，盡管企業(yè)數(shù)量眾多，但競爭力較弱。歸根結(jié)底，企業(yè)要靠內(nèi)在的技術(shù)創(chuàng)新，通過內(nèi)涵增長，才能真正做強。

江風(fēng)益教授和晶能光電CEO王敏進行了一條尋找資金把實驗室里的項目進行產(chǎn)業(yè)化的道路，成立由金沙江創(chuàng)投、亞太資源、Mayfield、淡馬錫等多家著名的投資機構(gòu)共同投資的晶能光電(江西)有限公司，致力于打造我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的硅襯底照明LED產(chǎn)業(yè)鏈，形成核心競爭力。打破國外企業(yè)對高端市場的壟斷，成為我國LED產(chǎn)品進入高端市場的突破口。

作為目前為止全球唯一一家量產(chǎn)硅襯底LED芯片的廠家，晶能光電不斷優(yōu)化工藝，提升產(chǎn)品性能，生產(chǎn)的硅襯底大功率LED芯片性能與國際主流廠商相當(dāng)，并成為大中華區(qū)最大的大功率LED芯片和大功率陶瓷封裝LED生產(chǎn)廠家。

自2012年以來，晶能光電開啟了“逆襲”之勢，在國內(nèi)大部分LED企業(yè)利潤嚴重下滑的市場背景下，保持30%的毛利，銷售收入連續(xù)三年近100%的增長。2012年開始滿產(chǎn)滿銷，2013年收入3300萬美元，2014年6099萬美元。

目前以硅襯底LED技術(shù)為基礎(chǔ)，以晶能光電為核心，通過產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游垂直整合，在全國已形成擁有12家企業(yè)的硅襯底LED產(chǎn)業(yè)鏈，初具集群規(guī)模，輻射帶動效應(yīng)明顯。2014年全產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)產(chǎn)值20億元，2015年預(yù)計可達50億元，未來三年可形成百億產(chǎn)值規(guī)模。

實現(xiàn)我國LED產(chǎn)業(yè)

“引進來”和“走出去”

如今，硅襯底LED技術(shù)也成為我國LED產(chǎn)業(yè)對外合作的窗口，實現(xiàn)我國LED產(chǎn)業(yè)“引進來”和“走出去”。據(jù)介紹，全球LED產(chǎn)業(yè)已進入大整合時期，國外優(yōu)秀的LED企業(yè)或有品牌，或有渠道，或有專利技術(shù)，或有人才，我國LED企業(yè)應(yīng)積極將這些企業(yè)引進來“為我所用”。

2015年，晶能光電股東金沙江GO Scale并購基金牽頭，在晶能光電的支持下，聯(lián)合中國投資有限責(zé)任公司、南昌工業(yè)控股集團有限公司、亞太資源開發(fā)投資有限公司等組成的財團，在江西省委省政府、南昌市委市政府的大力支持下，成功收購飛利浦LUMILEDS（亮銳） 80.1 %的股權(quán)，交易價值約33億美元。

與此同時，隨著我國“一帶一路”戰(zhàn)略深入實施，沿線國家的LED照明市場對我國LED企業(yè)來說是一個重大機遇。但同時，產(chǎn)品專利問題將突顯。硅襯底LED應(yīng)用產(chǎn)品可為出口企業(yè)免除專利糾紛的困擾，為出口保駕護航。

當(dāng)前，省委、省政府正在實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，作出了打造“南昌光谷”、發(fā)展LED全產(chǎn)業(yè)鏈的決策部署，南昌LED產(chǎn)業(yè)迎來了歷史性發(fā)展契機，晶能光電作為核心企業(yè)將在其中發(fā)揮龍頭和領(lǐng)頭羊的作用。