晶能光電硅襯底LED打破美日專利壟斷，成為世界第三條技術路線
南昌硅襯底LED項目喜獲國家技術發明一等獎的消息轟動全國、引世界矚目。那么，硅襯底LED項目是什么？為什么能獲得如此高的榮譽？將給中國乃至世界經濟社會發展帶來哪些影響？帶著這些疑問，記者走進晶能光電(江西)有限公司進行了一番探尋。
背景
LED照明
比普通白熾燈節能90%
說到硅襯底LED技術，市民或許會覺得概念太高深而難以理解，但是看到LED汽車前大燈、LED手機閃光燈、LED強光手電這些日常生活用品，就能有個直觀感受，硅襯底LED技術就是讓這些照明產品發光的技術。
LED作為第四代照明光源，具有高效、使用壽命長、節能、環保等優點，走進了千家萬戶，在全球的滲透率越來越高。因而節能環保的LED照明產業，也成為國內外重點發展的戰略性新興產業。
“對普通老百姓而言，使用LED新型照明光源，其照明度比普通日光燈高1倍，發光效率比普通白熾燈節能90%。”晶能光電聯合創始人、南昌大學副校長江風益教授介紹說，LED照明具有重大節能減排價值。
專利壁壘
限制國內LED產業發展
目前，全球LED產業規模呈快速增長之勢，據預測，到2020年全球LED照明市場將達到1000億美元，已形成美國、歐洲、亞洲三足鼎立的產業分布與市場競爭格局，其中亞洲以日本、韓國、中國為主。
國際上現有三條LED 照明技術路線，分別是藍寶石襯底、碳化硅襯底和硅襯底氮化鎵基LED 技術（以下簡稱硅襯底LED技術）路線。目前，第一條藍寶石LED技術路線是產業界采用的主流技術路線，第二條碳化硅LED技術路線屬“貴族”路線。這兩條技術路線的核心發明專利分別被日、美等國壟斷，對我國LED產業發展形成專利壁壘。
我國LED照明產業起步較晚，但是發展迅猛。目前全球70%的LED照明產品在中國生產制造，我國LED生產企業數量在2萬家以上，然而銷量卻未與之形成正比。
“2010年以后，國內開始發展LED產業，市場主流是引進藍寶石襯底技術的方式，但是國外專利體系完備，形成了專利封鎖線，國內產品很難往外面賣，國外產品在國內利潤又很高。”晶能光電(江西)有限公司外研中心副總裁付羿博士說。
突圍
瞄準硅襯底LED技術尋求突破
雖然我國是LED制造大國，并已進入LED產業的繁榮時期，但繁榮背后卻是多數企業和資本的低效率。歸結原因，主要是我國90%以上的LED生產企業均在跟蹤模仿國外的技術，大部分企業缺少核心專利技術及品牌，同質化嚴重，通過拼價格、拼規模、拼投資，在中低端照明市場掙扎。
一邊是日本的藍寶石襯底，一邊是美國的碳化硅襯底，市場布滿了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？江風益教授的研發團隊從2003年開始，就瞄準了硅襯底LED技術。
據了解，硅作為一種襯底材料，與藍寶石和碳化硅相比，具有低成本、大尺寸、高質量、能導電等優點，被認為是業界夢寐以求的生長氮化鎵藍光LED的襯底材料。采用硅襯底技術的LED芯片散熱好，產品抗靜電性能好、壽命長，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、光品質好的特點，使其在LED手機閃光燈、汽車照明、高端室內照明等對光品質及方向性要求更高的領域極具優勢。
“南昌創造的硅襯底LED技術誕生，相當于在全球范圍發明了一種新的光源，改變了全球LED產業格局，使得中國擁有了國際上第三條LED照明技術路線。”江風益教授告訴記者，硅襯底LED技術使我國這一產業從根本上避開了與藍寶石襯底、碳化硅襯底兩條技術路線發生專利糾紛。
攻克世界難題點亮“中國芯”
“我們開始做的時候，美國IBM公司30年前就做了，IBM是一個世界性的公司，他們有的是人力物力財力去做這件事，但沒有做成，放棄了。在這種情況下，我們把這個技術撿過來，繼續做。”江風益教授說。
在硅上制備高光效GaN基LED一直是學術界夢寐以求的目標。然而由于硅和GaN巨大的晶格失配和熱失配導致的外延膜龜裂、晶體質量差，以及襯底不透明導致的出光效率低等問題長期未能解決，致使業界普遍認為，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”。
經過數千次實驗，南昌硅襯底LED項目技術研發團隊終于在國際上率先攻克了這一世界難題。同時，在晶能光電每年8000萬元以上研發經費的推動下，所生產的硅襯底LED產品各項指標在同類研究中均處于國際領先水平，并與前兩條技術路線持平。目前，晶能光電圍繞硅襯底LED技術已經申請或擁有國際國內專利330多項，已授權專利147項，其中國際專利47項。
“當時國內外幾十家在做，我們比較幸運，從跟蹤到跨越，很快就突破了里面的關鍵技術，突破了人家30多年沒有解決的問題。”江風益教授說。從2003年開始，經過一年多技術攻關，硅襯底LED取得突破性進展，開發了硅襯底氮化鎵基LED材料與器件技術；2005年實驗室出產品，點亮中國“芯”，打破日美壟斷，形成全球LED技術三足鼎立局面。
影響
技術創新打破國外企業對高端市場壟斷
我國LED產業目前存在“大而不強”的缺陷，盡管企業數量眾多，但競爭力較弱。歸根結底，企業要靠內在的技術創新，通過內涵增長，才能真正做強。
江風益教授和晶能光電CEO王敏進行了一條尋找資金把實驗室里的項目進行產業化的道路，成立由金沙江創投、亞太資源、Mayfield、淡馬錫等多家著名的投資機構共同投資的晶能光電(江西)有限公司，致力于打造我國具有自主知識產權的硅襯底照明LED產業鏈，形成核心競爭力。打破國外企業對高端市場的壟斷，成為我國LED產品進入高端市場的突破口。
作為目前為止全球唯一一家量產硅襯底LED芯片的廠家，晶能光電不斷優化工藝，提升產品性能，生產的硅襯底大功率LED芯片性能與國際主流廠商相當，并成為大中華區最大的大功率LED芯片和大功率陶瓷封裝LED生產廠家。
自2012年以來，晶能光電開啟了“逆襲”之勢，在國內大部分LED企業利潤嚴重下滑的市場背景下，保持30%的毛利，銷售收入連續三年近100%的增長。2012年開始滿產滿銷，2013年收入3300萬美元，2014年6099萬美元。
目前以硅襯底LED技術為基礎，以晶能光電為核心，通過產業鏈上、中、下游垂直整合，在全國已形成擁有12家企業的硅襯底LED產業鏈，初具集群規模，輻射帶動效應明顯。2014年全產業鏈實現產值20億元，2015年預計可達50億元，未來三年可形成百億產值規模。
實現我國LED產業
“引進來”和“走出去”
如今，硅襯底LED技術也成為我國LED產業對外合作的窗口，實現我國LED產業“引進來”和“走出去”。據介紹，全球LED產業已進入大整合時期，國外優秀的LED企業或有品牌，或有渠道，或有專利技術，或有人才，我國LED企業應積極將這些企業引進來“為我所用”。
2015年，晶能光電股東金沙江GO Scale并購基金牽頭，在晶能光電的支持下，聯合中國投資有限責任公司、南昌工業控股集團有限公司、亞太資源開發投資有限公司等組成的財團，在江西省委省政府、南昌市委市政府的大力支持下，成功收購飛利浦LUMILEDS（亮銳） 80.1 %的股權，交易價值約33億美元。
與此同時，隨著我國“一帶一路”戰略深入實施，沿線國家的LED照明市場對我國LED企業來說是一個重大機遇。但同時，產品專利問題將突顯。硅襯底LED應用產品可為出口企業免除專利糾紛的困擾，為出口保駕護航。
當前，省委、省政府正在實施創新驅動發展戰略，作出了打造“南昌光谷”、發展LED全產業鏈的決策部署，南昌LED產業迎來了歷史性發展契機，晶能光電作為核心企業將在其中發揮龍頭和領頭羊的作用。（ 記者高小茜 ）
