2013年是LED發展爆發的元年，也是LED行業的是非年，產能過剩、核心技術缺失低價競爭、盈利下降、價格混亂、倒閉潮、跑路門……在如此動蕩的時局下，企業面臨著激烈的市場競爭。而在這激烈的競爭中，企業更多的把目光放在尋求市場、價格戰中而忽視了技術的重要性。
雖然經過近10年的發展，LED技術已經取得了長足進步，產品已具有一定的性價比優勢，但上游技術環節與國際水平相比仍有很大差距，仍然扮演者追逐者的角色。企業應該重視LED技術發展，加強技術研發，追求技術創新，才能以高品質高附加值的產品贏得市場，在行業動蕩局勢中“穩中求進”。產業的進步離不開技術的創新，而企業則必須是技術創新的主體，這已是任何行業發展的都必須面對的共同命題。
中國半導體照明網采訪了英國塞倫光電副總裁張彤博士，了解了塞倫光電的技術發展，同時探討了目前LED技術發展趨勢，專利保護 ，LED企業如何獲得長遠發展等問題。
英國塞倫光電副總裁 張彤博士
中國半導體照明網：塞倫光電是以技術開發為主業的公司，那么貴公司的核心技術都有哪些?
張彤：塞倫光電工藝結合納米技術和材料物理的基礎研究將電光轉化效率大幅提高。該技術為藍、綠、白LED照明工藝提供了一種嶄新的理念。它既能帶來較之當下產品更亮，更優質的基于氮化鎵的高亮LED材料，又符合低成本大規模生產的的要求。塞倫光電技術通過對LED材料自身的物理性能的改進而從根本上顯著提高電光轉化效率，這意味著我們在成本基本不變的情況下可以獲得更亮的LED，或者將LED燈的功率消耗大幅縮減。同時高轉化效率使得對散熱的要求大為降低。這對LED在諸如通用照明系統等應用市場提供了一個更加經濟實用的解決方案。通過分析自2000年以來LED產品的市場和技術走勢，我們相信塞倫光電的工藝技術可以至少帶給制造商約2-4年的技術優勢。
下面稍加詳細介紹一下我們目前主推的兩項核心技術。這兩項技術主要是針對藍寶石襯底LED材料，但也可應用于基于硅、碳化硅等其它襯底的LED。其產業化將使我們不再需要像圖形襯底或者光子晶體這樣相對成本高、操作復雜的手段即可實現光效大幅提升。
第一項技術稱作精細納米柱法，它在對現有LED生產技術基本不增加成本的前提下以刻蝕技術獲得具有一定表觀特征要求的精細納米柱結構，實現近85%的應力釋放以大幅降低由于C平面藍寶石襯底引起的自發反向壓電電場，從而減小能耗和大幅提高材料發光效率。該技術在整體結構性和周期性方面沒有要求，因此成本低，易操作。根據我們使用國內某大型外延片/芯片制造商所提供樣品進行的對比測試，該技術對LED外延片電光轉換的提升達到80%以上，封裝后積分球內測試的光效提升大于30%;除此之外，我們的測試還表明該技術能夠使得Droop效應大幅改善，因此非常適合大功率應用。
我們的第二項技術是非極化或半極化藍寶石/氮化鎵復合襯底生長法(以下簡稱“非/半極化復合襯底生技術”)。在高亮LED迅猛發展的過去20年里，基于極化的C平面藍寶石的氮化鎵材料經過全球科研人員和工程師的努力，其生長法已為廣泛掌握。但同時其自發反向壓電電場的極化特性又難以避免的削弱其物理和光學性能。這一點是許多器件性能問題的主要原因，比如內部量子效率的減小，阱厚度的限制，高的正向電壓，載流子的溢出等等，從而嚴重削弱了材料的電光轉換效率，從根本上限制了發光效率提升。我們可以通過前述的精細納米柱法等手段在一定范圍內減小其影響，而采用非極化或半極化材料則通過消除或大幅削弱自發壓電極化而更加顯著地提高發光效率。另外，由于自發壓電極化很小甚至完全消除，我們可以有很大空間通過提高材料中的銦的配比實現高亮綠光LED而不用擔心自發壓電電場的影響，從而通過RGB法實現獲得比熒光粉法更高品質的白光LED。從這兩點來講，非極化或半極化材料將引領新一代LED材料。
目前半極化氮化鎵襯底主要通過鋸切通過HVPE生長的氮化鎵晶柱或氨熱技術獲得，它只能在小尺寸下實現，無法滿足大尺寸、工業標準化的量產需求，因此導致生產成本過高而無法商業化。而歐美韓日的一些先進LED廠商和研究單位(如“藍光之父”中村修二等)都一直在尋求高品質、中低成本的方法，但是成效有限。塞倫光電所擁有的世界獨一無二的生長方法克服了上述問題，采用低成本的非/半極化復合襯底法，在2英寸或更大尺寸的藍寶石襯底上不需要緩沖層而直接生長約3-5微米厚的氮化鎵模板以構成高品質復合襯底，其缺陷密度和電光轉化效率都明顯優于全球市場上任何類似產品。
中國半導體照明網：您剛才提到公司的核心技術中“非/半極化復合襯底生技術“是一項怎樣的技術?與圖形藍寶石襯底(PSS)技術有什么不同?具有怎樣的優勢和市場競爭力?
張彤：LED行業最高端的技術競爭集中體現在外延片制造工藝水平的差異上，LED外延片的工藝和材料的質量從根本上決定著終端應用(如燈具等)的品質和利潤率。目前市場上基于氮化鎵的高亮LED材料(藍、綠、白光)大多數是生長在C平面藍寶石襯底上。但是氮化鎵與藍寶石之間超過16%的結構不匹配導致嚴重的材料缺陷和自發壓電極化特性而引起的內耗損失，這直接阻礙了電能到光能的轉換效率以及光輸出。同時這個問題還導致芯片散熱要求高而影響使用壽命。
目前國內80%左右的LED外延片廠商不同程度采用所謂圖形化襯底替代普通(無圖形)襯底試圖緩解此問題。這樣處理的結果使得封裝后的LED芯片發光效率約有10-15% 左右的提升，而所付出的代價是高達達50%的襯底材料成本的增加!
相比之下，我們精細納米柱法如圖形化襯底法一樣也屬于表面或亞表面粗化的一種，但在成本和操作難度上都遠低于圖形襯底法，卻帶來更加顯著的光效提升。而非/半極化復合襯底法更是完全或基本上消除了反向壓電電場的影響，因此擁有更大的光效提升空間。
中國半導體照明網：據了解，目前半導體照明的襯底材料包括藍寶石、SiC、Si、GaN等，產業化的主流襯底是藍寶石和SiC。您認為未來襯底材料的技術發展方向是什么?您對GaN-on-GaN LED的技術路線怎么看?
張彤：首先講一下氮化鎵襯底，他所能提供的同質生長能夠帶來的好處是不言而喻的，比如同質生長的非極化氮化鎵的缺陷密度比我們復合襯底法生長的材料(~ 108 厘米-2)低兩個數量級。但是考慮到其高昂的價格使得其性價比較差，因此氮化鎵襯底的未來可能將局限于激光、軍工的對價格不那么敏感的應用領域。
碳化硅襯底的使用則受到價格和專利技術的雙重因素制約。其相關技術基本上還是掌握在科瑞一家手里。其他競爭者這幾年拼下來發現還是遠非科瑞的對手，這使得相關基于碳化硅襯底的LED研究變得曲高和寡。相比之下基于藍寶石襯底的LED研究則一直保持不錯的勢頭，這使得前者在發光效率方面的優勢將越來越不明顯。相信再有一兩年的時間會有越來越多的人看到非/半極化復合襯底具有應用廣、性能好、價格低等眾多優點，而且不會有一家獨大的問題。所以我的個人觀點是除非碳化硅技術迅速普及化否則在不遠將來將很難與非/半極化復合襯底技術所帶來的新一波高高性價比的產品應用相抗衡。
最后講一下硅襯底，其實它在過去幾十年的成功實在非常誘人，而且硅襯底LED在國內是非常受重視的，只不過我還是忍不住想潑些冷水。首先硅襯底在與氮化鎵晶格和熱應力方面不匹配的硬傷而且尚未看到在光效和曲度方面有較好的解決途徑使其達到或優于藍寶石襯底LED的水平。其次，硅襯底上的LED必須和成型的CMOS技術匹配(否則使用硅襯底的意義將大為縮水)，但是實現這一點還需要很多工作。第三是尺寸和價格因素，這里我們不妨看一下一個LED燈具的成本構成：其中LED材料占總成本的45%，而襯底又占LED材料成本的11%，因此襯底部分對總成本的影響只有5%不到。而現在藍寶石襯底在國外已經比較廣泛的使用4英寸材料，有些廠商已經開始向6英寸產能邁進，因此我認為使用硅襯底的話尺寸至少達到8英寸或更大，否則很難與藍寶石襯底抗衡。第四點是總良率。我所了解硅襯底LED的良品率還遠不及藍寶石襯底。綜上所述，目前來看我會更加看好藍寶石作為LED基材的未來。
中國半導體照明網：作為技術開發的公司，專利的保護非常重要，那么貴公司在專利保護方面有沒有采取什么措施?
張彤：我們在歐洲，美洲和中國等地都已成功申請多項專利。隨著中國對高技術的渴求和對知識產權的保障日益完善，相信我們以及象我們這樣具有高技術含量的企業將會得到更好的法律保護。另外，我們也在積極著手和有誠意的大中型國內企業洽談合作，以此為基點共同保護技術優勢，共同謀求發展。相信這是一條實現塞倫光電，國內企業和中國的光電事業共同發展三贏的道路。
其次，為了盡量防止一些廠商尋找“捷徑”，塞倫光電的核心技術分成專利權保護部分和技術訣竅部分兩大塊。通過應用我們技術所生產產品進行所謂“逆向工程”來挖掘其技術訣竅會是個吃力不討好的工作。
其三，我相信業內藏龍臥虎，“逆向工程”終究能夠了解我們技術的核心。我們除了依靠法律保護之外，同時還在積極開發現有技術的升級模塊。比如前面提到的精細納米柱法現在已有兩個升級模塊在研發過程中，其中一項預計明年底前后即可完成。我們會不斷通過新的技術和專利是我們和我們的合作者領先一步。
中國半導體照明網：作為新興產業，LED產業受到了世界各國的重視，但目前LED產業的發展并沒有像人們預期的那么好，您如何看待目前LED市場的發展?目前 LED產業的發展還存在哪些問題?
張彤：國內LED市場在2010年的60%的迅猛增長后，2011和2012兩年經受了來自三方面的沖擊：全球金融危機、低技術含量LED企業進入市場而引發的LED產業過熱(一方面低質量產品充斥市場而無銷路，另一方面中高端產品受到市場擠壓而無力著眼質量提升)，惡性價格戰導致的價格一降再降。其結果就是過去這兩年LED市場停滯不前。但是從積極的角度來看，這也是我們大家可以冷靜思考一下的好時機。進入2013年，業內人士的思維與戰略逐步趨于理性，供求關系漸漸趨于合理化之后能夠有更強的實力去面對新的挑戰。其中不乏一些國內外的生產廠商漸漸將目光更多的集中在如何提升技術競爭力這個在任何高科技產業中都應該是重中之重的要素上。我在2012年底曾提到過積極降低成本法的概念：LED產品要想進入尋常百姓家，沒有優惠的價格和優秀的質量則長期存活下去的，但是靠壓縮利潤空間來縮減成本是個笨辦法也不可能維持很久，企業必須通過垂直整合和產研聯盟，以高技術為依托，于LED上游這個環節在基本不提高成本的前提下大力提升光效，這樣才能有效地降低 $/流明值，拓寬自己的競爭空間。LED是真正的高科技產業，對于那些不懂技術或者不尊重技術的企業就只好自生自滅了，而且“滅”的越快，LED產業恢復到良性發展速度就越快。經過這一段冷靜和反思，業內的企業會少了很多，但同時LED產業的第二個發展期也離我們很近了。諸如國家發改委以及一些重量級企業在今年已多次用“回暖”、“井噴式發展”等字眼表述2103年下半年以及不遠將來LED行業將給市場以及投資者帶來的巨大發展空間。市場預測表明僅氮化鎵LED產品一項在未來兩年內就將達到約110億美元的年產值。
中國半導體照明網：在競爭日益激烈的LED市場，LED企業要獲得長遠點的發展，需要朝哪些方面努力?
張彤：我們面前是一場正在經歷的照明產業的革命，而革命這件事情本應該是我們很在行的。馬克思說過“科學技術是生產力”，毛澤東說過“要用自然科學來了解自然，克服自然，改造自然”，鄧小平說過“科學技術是第一生產力”。你看，前人都說得很清楚了，怎么我們真的到了高科技商戰中就把這些都忘了而只記得資本運作了呢?對于像中國這樣的大國，我是堅信實業為興國之本，而是技術競爭力是高科技產業的生存發展之本。看看我們某個鄰邦的汽車產業，當初興起的時候也曾“山寨”過，但是他們終于擁有了核心部件的核心技術，而自那一天起，他們才開始步入世界三強的行列。而LED的核心就是上游的光效提升。說了這么多好像有點跑題了。這樣吧，用16個字總結一下我對LED產業長遠發展的想法：垂直整合，自己作主;引進技術，產研聯盟。
中國半導體照明網：“產學研”結合在中國已經被提很多年了，您是如何看待這個問題的?我們知道塞倫光電全權擁有英國謝菲爾德大學和卡迪夫大學的研究成果，那么貴公司在產研結合發面是如何做的?在產研結合中應注意哪些問題?
張彤：在歐美的高科技開發公司中不乏像塞倫光電這樣依托于大學，以技術研發和推廣為目的的公司。他們的人員以博士，博士后以及曾在生產一線的技術人員組成，再配備豐厚的專項專用的研發經費和政府政策的大力支持(比如塞倫光電所獲英國技術戰略委員會的財政支持)，所以新產品和新技術的開發效率較之生產單位的研發部門要高的多。從具體操作上講，一方面我們與大學保持良好的研發合作;另一方面我們明確地將技術商業化作為目標，遵從80-20法則，在成本控制和流程控制的前提下追求高品質。這是與大學的研究工作中相對不計成本以追求最佳性能的訴求不一樣，但是我們又是產學之間一座很好的橋梁。我們的最終“產品”是適于大規模生產的成型技術。這些技術雖然本身無法直接創造價值，但是一旦應用于生產線上則立刻可以對生產力產生強大推動，并成為高科技行業的生產商們保持其競爭優勢最有效的方法。我相信高科技開發和大規模生產力以及市場規模的有機結合必將是中國LED行業良性發展的必然趨勢。另外，從過往的高新科技產業發展的歷史看不乏這樣成功的案例。比如十多年前諾基亞與國內某通信首信的合作：1995年3月雙方達成合資 – 雙方各占50%股權，1996年開始量產手機。在合作達成前首信總銷售額不過1.6億，利潤189萬;而1996年其銷售額和利潤分別猛增到14.1億元和856萬元。在這個案例中我們看到技術投資所帶來的巨大經濟效益，這可謂是20年來產研結合的絢麗玫瑰。
中國半導體照明網：目前，塞倫光電主要的目標客戶有哪些?都覆蓋了哪些國家和地區?
張彤：我們于2012年與印度的一家LED生產廠商簽訂了專利技術授權協議。根據該協議的條款，塞倫光電將精細納米柱法技術的區域使用權授予了這家合作伙伴。之后我們逐漸開始在亞洲尤其是東亞、美國和歐洲開始推進我們的技術和尋找合作伙伴，交流對象都是各地區乃至全球LED產業的最強者。他們或是有為天下先的魄力和能力，或是有影響市場導向和價格制定的能力;
中國半導體照明網：中國擁有著被廣為看好的LED應用市場，塞倫光電在中國市場的開拓情況如何?您又是如何看待中國LED市場發展的?
張彤：從整體看，過去幾年LED行業的迅猛發展，我認為是喜憂參半。喜的是中國擁有大多國外同業無法比擬的政府支持和內需市場，憂的是有一些企業比較急功近利，沒有對如何開發自身的技術尤其是上游技術和相關技術人才足夠重視，而是較多關注于芯片和燈具這一塊的發展。然而中國如果不想在LED行業永遠做別人的代工廠就必須在上游外延片這個環節加大開發力度，首先需要持續不斷地自主開發或積極引進技術和技術人才提高LED材料光效，降低能耗，降低成本。其次，我們要把眼光放得更長遠些，企業的管理層需要明確未來2-3年的技術(而非僅僅市場)的發展趨勢。比如我們在國內推廣非/半極化復合襯底技術所聽到的比較多的評價是“這個技術很好，但是市場上還沒有成型產品，所以我們不考慮”，而在歐美的推廣中所聽到的更多是“這個技術很好，而且市場上還沒有成型產品，所以這是我們的機遇” !最后就這個問題我想表達一點，如果中國的LED企業的雄心不僅限于國內而是著眼全球市場就必須要有對全產業鏈從質量到價格的掌控，而對全產業鏈的掌控最重要的是對上游源頭的掌控，因此我們一定要盡早獲得這一最重要環節技術的領導地位。
中國半導體照明網：在中國市場的開拓上，會采取何種合作方式?我們了解到貴公司已經與印度一家LED生產商簽訂了專利技術授權協議，那么會在中國市場采取同樣的方式嗎?
張彤：塞倫光電在中國市場的拓展將會依據中國國情尋求一條適合國情的合作之路。我們遠景計劃將是一個三方合作，即結合塞倫光電的優勢技術，業內居于領先地位生產廠商的大規模生產能力與廣闊市場，以及投資公司資金運作能力。這個不僅大幅拓展了營收能力，還將加強中國LED業界自身的技術研發，轉化和支持的能力和中英在LED高技術研究方面的合作。此合作將是一個多元化，國際化，擁有雄厚營銷和研發實力的大型企業。具體合作方式將根據國內生產廠商的具體情況定制技術投資或技術授權的合作。對此感興趣的讀者可以直接與我或者我們注香港的分部聯系并深入探討。
中國半導體照明網：在目前LED產業的發展形勢下，塞倫光電未來3—5年的發展規劃是什么?
張彤：未來5到10年的LED市場會像PC行業，尤其是上世紀末本世紀初10年左右的狀況一樣，價格戰的腥風血雨難以避免。通過不斷的技術提升以實現低附加成本條件下的光效提升才是LED企業生存發展、占得領導地位的取勝之道。因此如塞倫光電這樣的技術開發公司將有很大的發展空間。我們預期一年內精細納米柱法將會融入國內某企業的生產線以生產高品質LED外延片并整合中游工序。同時逐步擴展其在國內外的影響力、滲透力和市場份額。而之后對非/半極化復合襯底的引進將進一步大幅提升該企業的產品品質和核心競爭力，使其在殘酷的競爭中不僅生存下來，并且在之后的3-5年的年增產值至少以15%至20%的速度穩步增長。
企業簡介
塞倫光電最初作為英國謝菲爾德大學的衍生公司成立于2009年末。公司隸屬于英國倫敦上市公司FushionIP集團旗下，業務主要是通過合作，合資以及技術授權等商業模式推廣高亮LED方面的專利成果。塞倫光電在高亮LED方面主要有兩大技術，以多種納米技術大幅提高基于氮化鎵LED材料的光輸出。另外我們也對技術的可重復性、大規模生產的可行性等方面做了許多深入的工作。這些技術已經完全能夠應用于大規模生產。
