2019年國家科學技術(shù)獎共評選出296個項目和12名科技專家，授獎總數(shù)比2018年增加23項。其中，國家自然科學獎46項，國家技術(shù)發(fā)明獎65項，國家科學技術(shù)進步獎185項，中華人民共和國國際科學技術(shù)合作獎10人。2019年度國家最高科學技術(shù)獎授予曾慶存院士和黃旭華院士。

 

 

中科院半導體所李晉閩研究員作為項目總牽頭人出席國家科學技術(shù)獎勵大會接受國家領(lǐng)導人頒獎（人民大會堂外合影留念）

 

　　會上，由中國科學院半導體研究所作為第一完成單位，李晉閩研究員領(lǐng)銜完成的《高光效長壽命半導體照明關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化》項目喜獲國家科學技術(shù)進步獎一等獎，成為半導體照明產(chǎn)業(yè)界的一大殊榮，具有里程碑式的意義。

 

　　據(jù)了解，該項目主要完成人為李晉閩、林科闖、王軍喜、伊曉燕、劉志強、范玉缽、林洺鋒、朱曉東、李國平、袁毅凱、阮軍、梁毅、吳曦敏、蔡文必、劉乃鑫。完成單位為：中國科學院半導體研究所、三安光電股份有限公司、廈門華聯(lián)電子股份有限公司、深圳市洲明科技股份有限公司、河北立德電子有限公司、北京良業(yè)環(huán)境技術(shù)股份有限公司、鴻利智匯集團股份有限公司、佛山市國星光電股份有限公司、北京半導體照明科技促進中心（國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）作為項目聯(lián)合協(xié)作單位）、廈門光莆電子股份有限公司。

項目主要完成人出席國家科學技術(shù)獎勵大會（人民大會堂外合影留念）

 

　　以LED為核心器件的新一代半導體照明光源具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保的顯著特點，是全球高技術(shù)競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域。自主開發(fā)高光效長壽命的半導體照明關(guān)鍵技術(shù)，是半導體照明產(chǎn)品走進千家萬戶的關(guān)鍵，對于推動我國半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大。

 

　　獲國家科學技術(shù)進步獎一等獎的項目究竟是什么？據(jù)項目參與單位介紹，“高光效長壽命半導體照明關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化項目”是面向半導體照明產(chǎn)品光電轉(zhuǎn)化效率、長期工作可靠性等核心技術(shù)難題，從半導體照明材料、芯片、封裝、模組與應用全鏈條開展產(chǎn)研聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高光效長壽命半導體照明全套技術(shù),實現(xiàn)了全球最大規(guī)模的LED芯片技術(shù)產(chǎn)業(yè)化與核心器件國產(chǎn)化，并在人民大會堂、APEC會議室等國家重要辦公場所、“十城萬盞”節(jié)能改造、北京奧運會、哈爾濱冰雪大世界等多場景率先開展了大規(guī)模推廣應用。

 

 

　　以氮化物基發(fā)光二極管（LED）為核心器件的新一代半導體照明光源具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保的特點，是全球最有發(fā)展前景的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，隨著各國淘汰白熾燈計劃、國際《水俁公約》含汞節(jié)能燈限用計劃的進一步實施，半導體照明因其具有不可替代性，市場將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，核心技術(shù)被歐美日企業(yè)壟斷，芯片產(chǎn)品嚴重依賴進口。

 

　　據(jù)了解，該項目面向半導體照明產(chǎn)品電光轉(zhuǎn)化效率低、長期工作可靠性差、標準缺乏等國際難題，在國家863、973、國際合作計劃等國家級科技計劃的持續(xù)支持下，項目歷時十余年的半導體材料基礎(chǔ)研究，開展半導體照明用材料、芯片、封裝、模組及光源的全鏈條技術(shù)攻關(guān)，形成了完整的自主知識產(chǎn)權(quán)，研制出國際領(lǐng)先的半導體照明器件與光源，實現(xiàn)了全鏈條技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推廣，并形成了眾多創(chuàng)新成果。

 

　　其中，針對LED 芯片電光轉(zhuǎn)換效率低的問題，揭示LED 芯片在不同電流密度下Droop 效應產(chǎn)生的物理機制，提出解決方案；提出缺陷共振態(tài)p 型摻雜方法，p 型氮化鎵（GaN）電阻率0.136Ω·㎝，為大功率LED 芯片的技術(shù)發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)。提出物理氣相沉積氮化鋁（PVD AlN）緩沖層的產(chǎn)業(yè)化外延技術(shù)，發(fā)明芯片光提取技術(shù)，實現(xiàn)光效252lm/W 的LED 芯片與全球最大規(guī)模外延芯片量產(chǎn)。

 

　　針對LED 長期工作可靠性差的問題，發(fā)明摻雜ITO 透明導電薄膜與嵌入式電流阻擋層匹配的電注入調(diào)控技術(shù)，解決了LED 芯片老化壓升及電極失效問題；發(fā)明精簡熱傳導界面的超低熱阻封裝結(jié)構(gòu)與熱通道管理技術(shù)，降低器件熱阻至1.89K/W，器件經(jīng)85℃、6000 小時可靠性測試，光衰小于2%；創(chuàng)新采用基于硅膠透鏡直接光耦合技術(shù)，實現(xiàn)壽命可達60000 小時的LED 光源模組。

 

　　針對LED 光源標準缺乏的問題，突破產(chǎn)品標準化共性關(guān)鍵技術(shù)，制定半導體照明產(chǎn)品規(guī)格接口團體標準，推薦為國際標準并被產(chǎn)業(yè)采納，推動我國半導體照明產(chǎn)品標準化與應用。形成半導體照明產(chǎn)品快速壽命評估、極端環(huán)境照明應用及通用智能照明等一系列標準，引領(lǐng)國際標準制定，提升產(chǎn)業(yè)國際影響力。

 

 

　　同時，由于項目在知識產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)品標準等方面取得了一系列創(chuàng)新成果并實現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化與推廣應用，推動了我國半導體照明戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)全鏈條技術(shù)自主可控的國產(chǎn)化進程，引領(lǐng)我國由傳統(tǒng)照明向半導體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步與轉(zhuǎn)型，形成全球最大的LED照明產(chǎn)品生產(chǎn)基地。

 

　　自主可控的半導體照明技術(shù)是提升我國半導體產(chǎn)品國際競爭力的重要支撐。項目促進半導體照明產(chǎn)品在國內(nèi)外重大工程中順利實施，提升了中國半導體產(chǎn)品在國際高端產(chǎn)品市場中的份額及影響力。在當前中美貿(mào)易戰(zhàn)的背景下，中國LED產(chǎn)品出口額不降反升、逆勢增長、再創(chuàng)新高。半導體照明已成為我國少數(shù)具有國際競爭力的高科技領(lǐng)域之一，對踐行創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級意義重大。

 

 

　　“該項目技術(shù)實現(xiàn)了高性能LED 材料、芯片、封裝、模組與光源產(chǎn)品的全鏈條技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推廣與應用。”

 

　　據(jù)了解，項目開發(fā)的p 型氮化物摻雜、能帶調(diào)控、微納圖形化襯底及成核、新型緩沖層外延、界面光提取等多項外延芯片技術(shù)，率先在三安光電公司進行推廣與應用，獲得了全球領(lǐng)先的高光效LED 芯片，年產(chǎn)四英寸外延芯片1000 萬片，位列全球LED 芯片市場首位，支撐了全球第一大外延芯片廠的技術(shù)發(fā)展，推動我國半導體照明芯片由完全依賴進口發(fā)展到自主可控國產(chǎn)化。超低熱阻封裝與熱通道管理技術(shù)在鴻利智匯、國星光電、廈門華聯(lián)等封裝領(lǐng)域龍頭企業(yè)推廣應用，實現(xiàn)了年產(chǎn)高可靠LED 封裝器件1200 億只的能力。以高光效高可靠LED 核心器件支撐了深圳洲明、河北立德、北京良業(yè)、廈門光莆等下游企業(yè)在長壽命光源模組與高品質(zhì)半導體照明產(chǎn)品領(lǐng)域的共性技術(shù)突破，年產(chǎn)室內(nèi)LED光源4000 余萬套，室外LED光源1000 余萬套。

 

　　資料顯示，高光效長壽命LED光源產(chǎn)品通過河北立德、北京良業(yè)、深圳洲明等企業(yè)實現(xiàn)了在室內(nèi)照明、戶外功能性照明、景觀照明等領(lǐng)域的重大工程示范與大規(guī)模推廣應用。比如，室內(nèi)照明領(lǐng)域，人民大會堂萬人大禮堂、人民大會堂宴會廳、中共中央黨校報告廳等場所的燈光改造，其中人民大會堂萬人大禮堂照明改造工程中LED 替代傳統(tǒng)光源后節(jié)電率達到84%，整體平均照度增長1 倍，自2012 年至今安全運行6 年無故障，成為我國節(jié)能改造項目的典范。

 

　　項目參與者表示，戶外功能照明方面，該項目技術(shù)解決了傳統(tǒng)路燈功耗大、壽命短的問題，應用于“十城萬盞”、廣深高速路燈改造等重大項目，其中廣深高速是我國第一條全部使用LED 改造的高速公路，刷新業(yè)界五個第一，節(jié)電率達到70%。高可靠性LED器件創(chuàng)新應用于哈爾濱冰雪大世界亮化工程，徹底解決了傳統(tǒng)光源汞污染問題，榮獲首屆冰雪景觀照明設(shè)計一等獎，并開創(chuàng)了LED 在低溫極端環(huán)境中應用的先河，引領(lǐng)制定滿足寒帶地區(qū)性能要求的LED照明產(chǎn)品國際標準，為我國半導體照明產(chǎn)品在全球極端環(huán)境地區(qū)的應用提供支撐。

 

　　景觀照明方面，國家體育場（鳥巢）夜景照明工程、2014 中國APEC 峰會夜景照明工程、奧林匹克五環(huán)塔夜景照明、索契冬奧會等夜景照明項目，開創(chuàng)了半導體照明應用的新篇章，提升了我國高科技產(chǎn)品在國際重大活動中的顯示度。

 

　　在重大工程示范應用的引導下，半導體照明技術(shù)與產(chǎn)品實現(xiàn)了大規(guī)模推廣應用，2018 年我國LED 市場替代率達到49%，帶動我國的照明產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，對我國半導體照明企業(yè)搶占快速發(fā)展的國際應用市場起到了至關(guān)重要的推動作用。

 

 

　　經(jīng)濟效益和社會效益是衡量技術(shù)的重要方面，項目突破全鏈條自主可控的高光效長壽命半導體照明關(guān)鍵技術(shù)，通過技術(shù)創(chuàng)新支撐LED 產(chǎn)品性能不斷提升，實現(xiàn)全球最大規(guī)模的LED芯片產(chǎn)業(yè)化，拓展LED光源的應用領(lǐng)域，并實現(xiàn)高品質(zhì)產(chǎn)品的大規(guī)模出口，提升產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。

 

　　數(shù)據(jù)顯示，近三年該項目完成單位新增銷售額451.1億元，新增利潤84.6億元。技術(shù)創(chuàng)新促進該項目實現(xiàn)全球最大規(guī)模的芯片產(chǎn)業(yè)化：項目完成單位占國內(nèi)市場32%，占全球份額的22%。LED芯片及應用產(chǎn)品出口至歐美多個國家，實現(xiàn)了自主研制的半導體照明芯片取代進口，促進半導體照明終端產(chǎn)品大幅降價和大規(guī)模的推廣應用，經(jīng)濟效益與節(jié)能減排效果顯著，支撐了國民經(jīng)濟的綠色、可持續(xù)發(fā)展。

 

　　據(jù)了解，項目成果促使我國LED芯片效率提升4倍，產(chǎn)品大幅降價。項目完成單位可實現(xiàn)折合4000 萬片兩英寸LED外延芯片的年產(chǎn)規(guī)模，考慮效率提升4倍的因素，累計可節(jié)約成本超3300億元。綜合考慮封裝技術(shù)進步、LED產(chǎn)品長壽命和標準化帶來的維護成本、配套成本的降低，可為半導體照明終端產(chǎn)品節(jié)約成本逾萬億元。

 

　　高光效長壽命的LED半導體照明關(guān)鍵技術(shù)支撐了節(jié)能減排的國家戰(zhàn)略。該項目成果有效降低了照明產(chǎn)品的能源損耗，減輕了環(huán)境污染。項目成果實現(xiàn)半導體照明節(jié)電逾1800 億度，按照火電的二氧化碳排放系數(shù)0.8kg-CO2/kWh，累計減少碳排放逾1.4 億噸，支撐了國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

 

　　此外，綠色環(huán)保的新一代半導體照明光源在使用過程中減少了汞的排放。按照國標《地下水質(zhì)量標準》規(guī)定，3 毫克汞可污染60 噸自然水體，通過大規(guī)模替換熒光燈、節(jié)能燈等含汞燈具，可減少汞對生態(tài)環(huán)境的污染。以哈爾濱冰雪大世界示范應用為例，該項目成果自2009 年起應用，平均每年替換20萬盞燈具，累計減少汞排放36 千克以上，避免了松花江流域的7.2億噸的自然水體污染。

 

　　人才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量，項目全鏈條式技術(shù)攻關(guān)，推動了我國第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進步，為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)了高端技術(shù)人才。數(shù)據(jù)顯示，累計培養(yǎng)了2000余名高端關(guān)鍵技術(shù)人員，涵蓋研發(fā)、生產(chǎn)、工程體系，形成人才梯隊，為我國半導體產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展，奠定了人才與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

 

 

 

　　國家科學技術(shù)進步獎，是國務院設(shè)立的國家科學技術(shù)獎5大獎項（國家最高科學技術(shù)獎、國家自然科學獎、國家技術(shù)發(fā)明獎、國家科學技術(shù)進步獎、國際科學技術(shù)合作獎）之一。國家科學技術(shù)進步獎主要授予在技術(shù)研究、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新、推廣應用先進科學技術(shù)成果、促進高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，以及完成重大科學技術(shù)工程、計劃等過程中做出創(chuàng)造性貢獻的中國公民和組織。