自主研發硅襯底技術構建第三條路線 LED產業迎來中國標準
⊙記者 李興彩 ○編輯 全澤源
中國制造要升級到中國創造，并走向國際市場，中國標準須先行。經過近十年潛心研發培育，LED產業終于迎來中國標準。
上證報最近獲悉， 2015年度國家科學技術獎擬于2016年1月份在人民大會堂舉辦頒獎典禮。據分析，備受矚目的技術發明一等獎有望花落“硅襯底高光效GaN基藍色發光二極管”項目(下稱“硅襯底項目”)。硅襯底項目的主要參與人員孫錢昨日對上證報記者表示，從國家戰略層面講，硅襯底技術是我國擁有自主知識產權的技術路線，可以構建中國完全自主的LED產業。
與硅襯底技術并列LED三大技術路線的藍寶石襯底技術曾獲2014年諾貝爾物理學獎。有產業經濟學家表示，在成本持續下降的背景下，硅襯底技術如若能獲得資本大力追捧，LED產業格局有望被重塑。
有望獲國家大獎“加持”
16日國務院常務會議通過2015年度國家科學技術獎評選結果，上證報根據此前的初評公示及歷史經驗判斷，2015年國家技術發明一等獎有望被 “硅襯底高光效GaN基藍色發光二極管”奪取，因為這是本年度唯一一個入選該獎項初評一等獎的項目。
“硅襯底高光效GaN基藍色發光二極管”由江西省申報，項目主要參與人員包括南昌大學的江風益教授、晶能光電(江西)有限公司的孫錢等人。
項目資料顯示，該項目率先攻克硅基相關難題，所生產的硅襯底LED各項指標在同類研究中均處于國際領先地位，并與碳化硅、藍寶石兩條技術路線水平持平;并從襯底加工、外延生長、芯片制造、器件封裝四大環節均發明了適合硅襯底高光效藍光LED生產的關鍵核心技術，自成體系;該項技術已經申請或擁有國際國內專利232項，其中已授權發明專利127項，實現了外延芯片核心部件每一層都有專利保護。
據介紹，國家技術發明一等獎判定標準為：屬國內外首創的重大技術發明或創新，技術經濟指標達到了同類技術領先水平，且推動相關領域技術進步且已產生顯著的經濟或者社會效益。
“硅襯底技術確實應該獲得這個大獎，他打破了日美國家在這個領域的技術壟斷，這是國家大力支持科技發明的體現。”一位接近國務院高層的產業經濟學家如此評價。
LED芯片襯底主要有三條技術路線：碳化硅襯底、藍寶石襯底、硅襯底。其中，前者走的是“貴族路線”，成本高昂，其襯底及LED制備技術被美國公司壟斷。藍寶石襯底技術則主要掌握在日本公司手中，成本較低，這是目前市場上的主流路線;但藍寶石晶圓散熱較差，晶體垂直生長困難很難做到大尺寸、無法制作垂直結構的器件，襯底也較難剝離。而第三條路線就是中國自主發展起來的硅襯底技術，它彌補了前兩大技術路線之不足。
“藍寶石技術發明者曾獲2014年諾貝爾物理學獎，從這個角度而言，硅襯底技術獲得中國國家技術發明一等獎的可能性很大。”有LED產業人士如此表示。
中國標準將重塑產業鏈
上述業內人士表示，硅襯底項目的重大創新意義在于：硅基氮化鎵技術是中國自主研發、擁有完全自主知識產權的技術路線，將構建中國LED產業標準，凸顯產業后發優勢;這一技術也將獲得國家的大力支持與推廣，對我國的LED產業格局有望產生革命性的影響。
硅基襯底具有良好的穩定性和導熱性，且具有原材料成本低廉，晶圓尺寸大等優點。某業內資深人士表示，集成電路6吋和8吋生產線產能很多，如果硅基襯底技術成熟，LED產品價格降低一半是可期的。
孫錢在前人研究的基礎上，大膽創新并利用多層AlGaN(氮化鎵異質結場效應晶體管) 緩沖層技術，利用高溫外延生長時建立起來的壓應力抵消降溫過程中應熱膨脹系數的差異而引起的張應力，從而避免了氮化鎵薄膜中龜裂的產生，實現了高質量無裂紋的氮化鎵。這也為進一步研發出適合硅基氮化鎵的多量子阱發光有源區和PN結摻雜等提供了優異的材料基礎，真正實現了硅襯底氮化鎵基LED的產業化技術路線。
“中國已經超越美國成為全世界最大的LED應用市場，如果硅基氮化鎵技術獲得中國政府大力推廣，中國市場的變化最終也會牽引全球產業變遷。”有LED行業人士如此分析。
孫錢表示，從國家戰略層面講，硅基氮化鎵技術是我國擁有自主知識產權的技術路線，可以構建中國完全自主的LED產業;從產業層面講，基于硅材料的價格低廉和易于獲取、硅基氮化鎵技術的優勢，利用成熟的集成電路產能，可以推動從設備到芯片、封裝等全產業鏈成本大為下降。“硅基氮化鎵技術接下來應該會得到國家相關政策的進一步扶持和支持，這對LED整個產業鏈都將會有巨大的影響，我們非常期待這些政策的落地。”孫錢如此說。
多家LED公司率先布局
盡管目前市場上主流技術還是藍寶石襯底技術，但在江西省“十三五”規劃里，依托硅襯底技術大力發展LED產業群是重頭戲之一。江西省當地LED企業已經率先布局。
晶能光電是襯底技術的“扛旗”者。該公司不僅受讓了該項成果，而且在2008年5月實現了產業化。目前已成為全球第一家量產高功率、高性能的硅襯底LED芯片公司。據公開資料顯示，晶能光電曾獲金沙江創投大力投資，在其推動下，港股順風清潔能源于2015年5月收購了晶能光電59%股權。根據雙方約定，晶能光電將在市值30億美元時獨立上市。“順風清潔能源也是看中了公司的技術路線，看好其產業發展前景。”孫錢表示，“晶能光電后續與順風清潔能源還會有更多的產業、資本層面的合作。”
總部位于江西的A股上市公司聯創光電(22.68, 1.52, 7.18%)亦值得關注。據公司此前年報披露，早在2007年該公司開展的“基于硅襯底的光電子器件封裝及應用”項目即獲重大突破，2008年公司與南昌大學合作的“半導體照明高亮度功率白光二極管芯片開發及產業化”項目驗收。
聯創光電還在2014年年報中表示，公司積極參與江西省戰略性新興產業——半導體照明封裝與應用協同創新平臺建設，成為首批江西省5家協同創新體之一 ，申請到政府產業發展科研政策扶持約2000萬元配套資金，為推動公司LED產業的持續升級和跨越發展創造了條件。
除此之外，A股真正涉及硅襯底技術的公司目前尚未發現有公開披露。不過有LED行業人士指出，硅襯底技術打破了發達國家的技術壁壘，打開了LED行業自主發展空間。江西省工信委主任曾提出建議，將硅襯底LED產業化上升為國家戰略。若技術路線得以逆襲，乾照光電(10.290, 0.94, 10.05%)、聚飛光電(11.810, 1.07, 9.96%)、雪萊特(18.45, 1.68, 10.02%)等小市值LED公司有望發揮“船小好掉頭”優勢，向新技術轉型。
除LED照明領域外，接受采訪的業內人士均看好硅基氮化鎵在集成電路(IC)領域的廣泛應用。某LED上市公司研發人員表示，雖然公司暫未涉及硅基發光領域的研究，但非常看好硅基氮化鎵與IC制程的結合，這可能將使得計算機CPU實現光子傳輸。某業內致力于該領域的人士則表示硅基氮化鎵在硅光子、傳感器、功率器件、RF射頻等領域都具有廣泛的應用需求。
“硅襯底技術如獲國家大獎，從側面說明其技術上已經達到國際一流水平，但能否在產業上實現格局重構，還需看其成本優勢有多大，因為這個產業已經很市場化，除了國家政策扶持外，資本力量的推動也非常重要。如果該技術獲得包括風投、A股市場資本的持續追捧，則有望闖出新天地。這還需要時間觀察。”上文接近國務院高層專家如此表示。
