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(xiàng)目喜獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)的消息轟動(dòng)全國(guó)、引世界矚目。那么，硅襯底LED項(xiàng)目是什么？為什么能獲得如此高的榮譽(yù)？將給中國(guó)乃至世界經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)哪些影響？帶著這些疑問(wèn)，記者走進(jìn)晶能光電(江西)有限公司進(jìn)行了一番探尋。

背景

LED照明

比普通白熾燈節(jié)能90%

說(shuō)到硅襯底LED技術(shù)，市民或許會(huì)覺(jué)得概念太高深而難以理解，但是看到LED汽車前大燈、LED手機(jī)閃光燈、LED強(qiáng)光手電這些日常生活用品，就能有個(gè)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(zhǎng)、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，在全球的滲透率越來(lái)越高。因而節(jié)能環(huán)保的LED照明產(chǎn)業(yè)，也成為國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

“對(duì)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(zhǎng)江風(fēng)益教授介紹說(shuō)，LED照明具有重大節(jié)能減排價(jià)值。

專利壁壘

限制國(guó)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(zhǎng)之勢(shì)，據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年全球LED照明市場(chǎng)將達(dá)到1000億美元，已形成美國(guó)、歐洲、亞洲三足鼎立的產(chǎn)業(yè)分布與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局，其中亞洲以日本、韓國(guó)、中國(guó)為主。

國(guó)際上現(xiàn)有三條LED 照明技術(shù)路線，分別是藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底和硅襯底氮化鎵基LED 技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱硅襯底LED技術(shù)）路線。目前，第一條藍(lán)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(guó)壟斷，對(duì)我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展形成專利壁壘。

我國(guó)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(guó)生產(chǎn)制造，我國(guó)LED生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量在2萬(wàn)家以上，然而銷量卻未與之形成正比。

“2010年以后，國(guó)內(nèi)開(kāi)始發(fā)展LED產(chǎn)業(yè)，市場(chǎng)主流是引進(jìn)藍(lán)寶石襯底技術(shù)的方式，但是國(guó)外專利體系完備，形成了專利封鎖線，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品很難往外面賣，國(guó)外產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)利潤(rùn)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(shuō)。

突圍

瞄準(zhǔn)硅襯底LED技術(shù)尋求突破

雖然我國(guó)是LED制造大國(guó)，并已進(jìn)入LED產(chǎn)業(yè)的繁榮時(shí)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(guó)90%以上的LED生產(chǎn)企業(yè)均在跟蹤模仿國(guó)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(yán)重，通過(guò)拼價(jià)格、拼規(guī)模、拼投資，在中低端照明市場(chǎng)掙扎。

一邊是日本的藍(lán)寶石襯底，一邊是美國(guó)的碳化硅襯底，市場(chǎng)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(lán)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(diǎn)，被認(rèn)為是業(yè)界夢(mèng)寐以求的生長(zhǎng)氮化鎵藍(lán)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(zhǎng)，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(diǎn)，使其在LED手機(jī)閃光燈、汽車照明、高端室內(nèi)照明等對(duì)光品質(zhì)及方向性要求更高的領(lǐng)域極具優(yōu)勢(shì)。

“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(guó)擁有了國(guó)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(guó)這一產(chǎn)業(yè)從根本上避開(kāi)了與藍(lán)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(diǎn)亮“中國(guó)芯”

“我們開(kāi)始做的時(shí)候，美國(guó)IBM公司30年前就做了，IBM是一個(gè)世界性的公司，他們有的是人力物力財(cái)力去做這件事，但沒(méi)有做成，放棄了。在這種情況下，我們把這個(gè)技術(shù)撿過(guò)來(lái)，繼續(xù)做。”江風(fēng)益教授說(shuō)。

在硅上制備高光效GaN基LED一直是學(xué)術(shù)界夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。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(wèn)題長(zhǎng)期未能解決，致使業(yè)界普遍認(rèn)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(guò)數(shù)千次實(shí)驗(yàn)，南昌硅襯底LED項(xiàng)目技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)終于在國(guó)際上率先攻克了這一世界難題。同時(shí)，在晶能光電每年8000萬(wàn)元以上研發(fā)經(jīng)費(fèi)的推動(dòng)下，所生產(chǎn)的硅襯底LED產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)在同類研究中均處于國(guó)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(qǐng)或擁有國(guó)際國(guó)內(nèi)專利330多項(xiàng)，已授權(quán)專利147項(xiàng)，其中國(guó)際專利47項(xiàng)。

“當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外幾十家在做，我們比較幸運(yùn)，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(méi)有解決的問(wèn)題。”江風(fēng)益教授說(shuō)。從2003年開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一年多技術(shù)攻關(guān)，硅襯底LED取得突破性進(jìn)展，開(kāi)發(fā)了硅襯底氮化鎵基LED材料與器件技術(shù)；2005年實(shí)驗(yàn)室出產(chǎn)品，點(diǎn)亮中國(guó)“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(guó)外企業(yè)對(duì)高端市場(chǎng)壟斷

我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)目前存在“大而不強(qiáng)”的缺陷，盡管企業(yè)數(shù)量眾多，但競(jìng)爭(zhēng)力較弱。歸根結(jié)底，企業(yè)要靠?jī)?nèi)在的技術(shù)創(chuàng)新，通過(guò)內(nèi)涵增長(zhǎng)，才能真正做強(qiáng)。

江風(fēng)益教授和晶能光電CEO王敏進(jìn)行了一條尋找資金把實(shí)驗(yàn)室里的項(xiàng)目進(jìn)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(jī)構(gòu)共同投資的晶能光電(江西)有限公司，致力于打造我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硅襯底照明LED產(chǎn)業(yè)鏈，形成核心競(jìng)爭(zhēng)力。打破國(guó)外企業(yè)對(duì)高端市場(chǎng)的壟斷，成為我國(guó)LED產(chǎn)品進(jìn)入高端市場(chǎng)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(guó)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(lái)，晶能光電開(kāi)啟了“逆襲”之勢(shì)，在國(guó)內(nèi)大部分LED企業(yè)利潤(rùn)嚴(yán)重下滑的市場(chǎng)背景下，保持30%的毛利，銷售收入連續(xù)三年近100%的增長(zhǎng)。2012年開(kāi)始滿產(chǎn)滿銷，2013年收入3300萬(wàn)美元，2014年6099萬(wàn)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(guò)產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游垂直整合，在全國(guó)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(dòng)效應(yīng)明顯。2014年全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值20億元，2015年預(yù)計(jì)可達(dá)50億元，未來(lái)三年可形成百億產(chǎn)值規(guī)模。

實(shí)現(xiàn)我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)

“引進(jìn)來(lái)”和“走出去”

如今，硅襯底LED技術(shù)也成為我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)對(duì)外合作的窗口，實(shí)現(xiàn)我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)“引進(jìn)來(lái)”和“走出去”。據(jù)介紹，全球LED產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入大整合時(shí)期，國(guó)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(guó)LED企業(yè)應(yīng)積極將這些企業(yè)引進(jìn)來(lái)“為我所用”。

2015年，晶能光電股東金沙江GO Scale并購(gòu)基金牽頭，在晶能光電的支持下，聯(lián)合中國(guó)投資有限責(zé)任公司、南昌工業(yè)控股集團(tuán)有限公司、亞太資源開(kāi)發(fā)投資有限公司等組成的財(cái)團(tuán)，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(gòu)飛利浦LUMILEDS（亮銳） 80.1 %的股權(quán)，交易價(jià)值約33億美元。

與此同時(shí)，隨著我國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略深入實(shí)施，沿線國(guó)家的LED照明市場(chǎng)對(duì)我國(guó)LED企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)重大機(jī)遇。但同時(shí)，產(chǎn)品專利問(wèn)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(hù)航。

當(dāng)前，省委、省政府正在實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)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(lái)了歷史性發(fā)展契機(jī)，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。