2015年度國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎

 

     硅襯底高光效GaN基藍色發(fā)光二極管

 

     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，成為國內(nèi)外重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

 

    硅襯底芯片車間一角

 

    該成果突破國外專利束縛，改變?nèi)彰缐艛郘ED照明核心技術(shù)局面，在國際上率先實現(xiàn)了硅襯底LED產(chǎn)業(yè)化，近三年直接經(jīng)濟效益11億美元。

 

   1月8日，北京人民大會堂，硅襯底高光效GaN基藍色發(fā)光二極管技術(shù)獲2015年度國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。那天，項目第一完成人——南昌大學(xué)副校長江風(fēng)益笑得格外開心，29年前的“發(fā)光”之夢，終于夢想成真。

 

    打破專利壟斷

 

    LED，即發(fā)光二極管，是一種節(jié)能環(huán)保的冷光源，具有發(fā)光效率高、壽命長、體積小、可靠性高、響應(yīng)速度快和應(yīng)用范圍廣的特點，已形成有著巨大潛力的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。長期以來，國際上的LED照明技術(shù)路線，主要由日方的藍寶石襯底和美方的碳化硅襯底方案所主導(dǎo)，前者更是目前產(chǎn)業(yè)界采用的主流技術(shù)路線。

 

    目前，全球70%的LED照明產(chǎn)品是在中國生產(chǎn)制造。雖然我國是LED制造大國，但繁榮背后卻是多數(shù)企業(yè)和資本的低效率。江風(fēng)益認為，主要是因為我國 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，產(chǎn)品同質(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。

 

    “一定要做真正的中國芯片。”江風(fēng)益暗下決心。

 

    2003年，江風(fēng)益大膽選擇硅襯底氮化鎵技術(shù)路線。這是一條國外少數(shù)知名企業(yè)大量投入?yún)s一直攻關(guān)未果的路線，這是一條幾乎被外國同行判了技術(shù)“死刑”的路線。風(fēng)險面前，江風(fēng)益堅定信心：“搞技術(shù)跟蹤總是走在別人后面，不可能有核心技術(shù)。只有創(chuàng)新，才能超越。”

 

    2004年，江風(fēng)益團隊開發(fā)出硅襯底GaN基LED材料與器件技術(shù);2005年，實驗室出樣品;2006年，以硅基LED技術(shù)為依托的晶能光電(江西)公司成立;2007年，中試成功;2008年，開始小批量試生產(chǎn)，2009年，實現(xiàn)硅襯底小功率LED芯片量產(chǎn);2012年，成功突破新一代硅襯底大功率 LED芯片技術(shù)……可以說，硅襯底LED技術(shù)研發(fā)成功及其產(chǎn)業(yè)化，是我國LED照明產(chǎn)業(yè)從中國制造發(fā)展到中國創(chuàng)造的縮影。

 

    硅襯底LED技術(shù)也使我國這一產(chǎn)業(yè)從根本上避開了與前兩條技術(shù)路線發(fā)生專利糾紛。目前，圍繞硅襯底LED技術(shù)已經(jīng)申請或擁有國際國內(nèi)專利332項，國際授權(quán)發(fā)明專利47項。

 

    實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化

 

    2006年2月16日，江風(fēng)益與王敏等十幾位聯(lián)合創(chuàng)始人創(chuàng)立了晶能光電有限公司，打算一邊出產(chǎn)品，一邊改進性能，在產(chǎn)業(yè)化過程中使技術(shù)走向成熟。

 

    “我們在進行焊線測試時，發(fā)現(xiàn)不少芯片附著力不強，量產(chǎn)合格低。”拿著剛從實驗室下來的最新技術(shù)，晶能光電的CEO王敏激動萬分，卻沒想到遇到了一個大難題。

 

    “從研發(fā)人員的眼光看，技術(shù)確實是成功的。但是對于生產(chǎn)企業(yè)來說，這是不能接受的，產(chǎn)品的穩(wěn)定性會直接影響到客戶的評價。”王敏說。

 

    技術(shù)不可能打回重新研發(fā)，改進的責(zé)任就落到了企業(yè)技術(shù)團隊身上。

 

    于是，團隊參考國內(nèi)外無數(shù)文獻，對照著試驗了一遍又一遍。由于是新技術(shù)，那些方法最終都以失敗告終。最后，他們只得把文獻丟在一邊，自己摸索解決辦法，重新設(shè)計，最終使得發(fā)光器件附著力問題得到解決。

 

    對于晶能光電來說，2012年是歷史性轉(zhuǎn)折的一年。在這一年，晶能光電在全球率先實現(xiàn)硅襯底大功率LED芯片的規(guī)�；�量產(chǎn)，成功將硅襯底LED芯片應(yīng)用于照明領(lǐng)域，并率先在全球完成專利布局，贏得先機。

 

    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。2015年硅襯底LED產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值預(yù)計達50億元，未來三年可望形成百億元產(chǎn)值規(guī)模。

 

    南昌市副市長肖玉文介紹，正是基于硅襯底LED技術(shù)的成功研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，日前，江西省出臺文件，要大力扶持硅襯底LED技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，實現(xiàn)由技術(shù)制高點邁向市場制高點。