中國芯”逆襲！硅襯底改寫(xiě)LED照明史創(chuàng )舉
發(fā)布時(shí)間：2013-06-26 點(diǎn)擊數：4681
此次國家技術(shù)發(fā)明獎唯一的一等獎——“硅襯底高光效GaN基藍色發(fā)光二極管”項目，發(fā)揮出的功效可謂淋漓盡致。
2015年，國內LED行業(yè)受到經(jīng)濟下行的沖擊，但該項目的轉化企業(yè)、擁有獨一無(wú)二原創(chuàng )技術(shù)的晶能光電發(fā)展勢頭良好，手機閃光燈和車(chē)燈用大功率LED快 速增長(cháng)，出貨在國內企業(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設備，助 力“南昌光谷”建設。
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、下游應用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
硅襯底LED芯片有多神奇
高標準實(shí)驗室內，配套一流的空氣凈化系統、溫濕度控制系統。巴掌大的藍色圓形硅片上，一層層“生長(cháng)”著(zhù)半導體材料，2000個(gè)毫米見(jiàn)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，項目主要完成人江風(fēng)益拿著(zhù)一個(gè)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(zhù)厚厚的玻璃，看著(zhù)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(zhù)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)益團隊突破，并在南昌實(shí)現全球首次量產(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。一種叫做藍寶石，一種叫做碳化硅。
LED技術(shù)作用大、應用廣泛，但12年前，我國半導體照明上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展幾乎是一片空白，功率型芯片全部依賴(lài)進(jìn)口。當時(shí)，全國99%的LED企業(yè)采用的都 是藍寶石技術(shù)路線(xiàn)。在這一技術(shù)領(lǐng)域，布滿(mǎn)了涵蓋全領(lǐng)域的專(zhuān)利“地雷”。起訴方以國際大公司為主，頻頻發(fā)動(dòng)專(zhuān)利戰來(lái)制衡競爭對手。
為了擺脫國外巨頭的專(zhuān)利控制，必須靠自主核心技術(shù)專(zhuān)利，打造LED“中國芯”。面對使命的召喚，江風(fēng)益毅然啟動(dòng)這一技術(shù)難題的自主攻關(guān)。
他創(chuàng )新性地運用硅代替傳統的藍寶石或碳化硅，作為襯底制造氮化鎵基LED器件。這是一項改寫(xiě)半導體照明歷史的新技術(shù)。國家863專(zhuān)家組對此的評價(jià)是： “打破了日本某公司壟斷藍寶石襯底和美國某公司壟斷碳化硅基半導體照明技術(shù)的局面，形成了藍寶石、碳化硅、硅基半導體照明技術(shù)方案三足鼎立的局面?！?/span>
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(zhuān)利網(wǎng)，范圍涉及歐美、韓、日等LED發(fā)達國家和地區。到目前為止，已經(jīng)獲得專(zhuān)利147項。
硅襯底LED產(chǎn)業(yè)前景有多大
硅襯底LED的作用這么大，現實(shí)中有哪些應用？
從大型戶(hù)外顯示屏到普通的手機背光源，從大功率LED路燈到孩子們喜歡的閃光鞋……因節能、環(huán)保、壽命長(cháng)，LED引發(fā)了照明光源的又一次革命，被稱(chēng)為21世紀最具發(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，半導體照明（LED）比傳統光源節能40%到90%，壽命比傳統光源長(cháng)10倍以上。
產(chǎn)品研發(fā)的活力在市場(chǎng)。記者了解到，我國半導體照明產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規模預計2020年達1.2萬(wàn)億元。目前，全球LED產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)潛力已達1萬(wàn)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)將繼續拓展。為了推動(dòng)其實(shí)現超常規發(fā)展，“十三五”期間，我省將大力發(fā)展吉安、宜春、萍鄉、新余等 重點(diǎn)集聚區，延長(cháng)產(chǎn)業(yè)鏈條，圍繞上游芯片制造、中游器件封裝、下游應用產(chǎn)品和配套材料及設備四個(gè)環(huán)節，打造完整的產(chǎn)業(yè)體系，致力打造千億LED產(chǎn)業(yè)，建設 “南昌光谷”。
眼下，江西LED產(chǎn)業(yè)規模效應正在放大?？偼顿Y10億元的英瑞爾集成電路產(chǎn)業(yè)項目已落戶(hù)南昌，建成后將形成集芯片設計、封裝測試、應用方案、下游應用電 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設備達產(chǎn)后，新增產(chǎn)能將為其每年帶來(lái)40億元的銷(xiāo)售額。
中國硅襯底LED產(chǎn)業(yè)航母，將在江西揚帆起航。
2015年，國內LED行業(yè)受到經(jīng)濟下行的沖擊，但該項目的轉化企業(yè)、擁有獨一無(wú)二原創(chuàng )技術(shù)的晶能光電發(fā)展勢頭良好，手機閃光燈和車(chē)燈用大功率LED快 速增長(cháng)，出貨在國內企業(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設備，助 力“南昌光谷”建設。
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、下游應用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
硅襯底LED芯片有多神奇
高標準實(shí)驗室內，配套一流的空氣凈化系統、溫濕度控制系統。巴掌大的藍色圓形硅片上，一層層“生長(cháng)”著(zhù)半導體材料，2000個(gè)毫米見(jiàn)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，項目主要完成人江風(fēng)益拿著(zhù)一個(gè)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(zhù)厚厚的玻璃，看著(zhù)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(zhù)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)益團隊突破，并在南昌實(shí)現全球首次量產(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。一種叫做藍寶石，一種叫做碳化硅。
LED技術(shù)作用大、應用廣泛，但12年前，我國半導體照明上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展幾乎是一片空白，功率型芯片全部依賴(lài)進(jìn)口。當時(shí)，全國99%的LED企業(yè)采用的都 是藍寶石技術(shù)路線(xiàn)。在這一技術(shù)領(lǐng)域，布滿(mǎn)了涵蓋全領(lǐng)域的專(zhuān)利“地雷”。起訴方以國際大公司為主，頻頻發(fā)動(dòng)專(zhuān)利戰來(lái)制衡競爭對手。
為了擺脫國外巨頭的專(zhuān)利控制，必須靠自主核心技術(shù)專(zhuān)利，打造LED“中國芯”。面對使命的召喚，江風(fēng)益毅然啟動(dòng)這一技術(shù)難題的自主攻關(guān)。
他創(chuàng )新性地運用硅代替傳統的藍寶石或碳化硅，作為襯底制造氮化鎵基LED器件。這是一項改寫(xiě)半導體照明歷史的新技術(shù)。國家863專(zhuān)家組對此的評價(jià)是： “打破了日本某公司壟斷藍寶石襯底和美國某公司壟斷碳化硅基半導體照明技術(shù)的局面，形成了藍寶石、碳化硅、硅基半導體照明技術(shù)方案三足鼎立的局面?！?/span>
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(zhuān)利網(wǎng)，范圍涉及歐美、韓、日等LED發(fā)達國家和地區。到目前為止，已經(jīng)獲得專(zhuān)利147項。
硅襯底LED產(chǎn)業(yè)前景有多大
硅襯底LED的作用這么大，現實(shí)中有哪些應用？
從大型戶(hù)外顯示屏到普通的手機背光源，從大功率LED路燈到孩子們喜歡的閃光鞋……因節能、環(huán)保、壽命長(cháng)，LED引發(fā)了照明光源的又一次革命，被稱(chēng)為21世紀最具發(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，半導體照明（LED）比傳統光源節能40%到90%，壽命比傳統光源長(cháng)10倍以上。
產(chǎn)品研發(fā)的活力在市場(chǎng)。記者了解到，我國半導體照明產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規模預計2020年達1.2萬(wàn)億元。目前，全球LED產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)潛力已達1萬(wàn)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)將繼續拓展。為了推動(dòng)其實(shí)現超常規發(fā)展，“十三五”期間，我省將大力發(fā)展吉安、宜春、萍鄉、新余等 重點(diǎn)集聚區，延長(cháng)產(chǎn)業(yè)鏈條，圍繞上游芯片制造、中游器件封裝、下游應用產(chǎn)品和配套材料及設備四個(gè)環(huán)節，打造完整的產(chǎn)業(yè)體系，致力打造千億LED產(chǎn)業(yè)，建設 “南昌光谷”。
眼下，江西LED產(chǎn)業(yè)規模效應正在放大?？偼顿Y10億元的英瑞爾集成電路產(chǎn)業(yè)項目已落戶(hù)南昌，建成后將形成集芯片設計、封裝測試、應用方案、下游應用電 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設備達產(chǎn)后，新增產(chǎn)能將為其每年帶來(lái)40億元的銷(xiāo)售額。
中國硅襯底LED產(chǎn)業(yè)航母，將在江西揚帆起航。
