记国家技术发明奖一等奖硅衬底蓝光LED技术攻关路

中国新闻新华社 2016年01月08日 20:13 A-A+
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　　新华社南昌1月8日电 题：让“中国芯”照亮世界——记国家技术发明奖一等奖硅衬底蓝光LED技术攻关路

　　新华社记者刘菁　沈洋

　　巴掌大的蓝色圆形硅片上，一层层“生长”着多种半导体材料，两千个毫米见方的芯片整齐分布其中。由电变光，芯片发出神秘的幽蓝光，投射到荧光粉上，顿时柔和的白光洒射开来。

　　正是这小小的硅衬底蓝色发光二极管的诞生，使中国成为世界上继日美之后第三个掌握蓝光LED自主知识产权技术的国家、唯一实现硅衬底LED芯片量产的国家。

　　“中国芯”，令国人骄傲、世界震动。2015年度国家技术发明奖一等奖，花落“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”。获奖的背后，是一颗颗跃动的中国心，是一簇簇永不停歇的自主创新，是一个持续19年的蓝光梦。

　　“中国芯”的诞生：用创新来造芯

　　文明与光源同行。火把照亮了人类文明的萌芽，爱迪生的白炽灯促使电气时代降临，日光灯推动技术时代前行，第四代光源半导体发光二极管（简称LED）则是绿色照明时代的革新。

　　早在1962年LED就问世。正式作为照明光源，是日本1993年取得的突破，这项蓝宝石衬底LED技术获得2014年诺贝尔奖。1995年，美国成功研发碳化硅衬底LED技术，获得2003年美国总统技术发明奖。

　　LED灯节能环保优势明显，各国纷纷鼓励推广。本世纪初，我国LED上游产业几乎空白，下游应用刚刚起步，功率型芯片全部依赖进口，日美技术霸占全球市场。

　　为抢占新兴产业先机，从“十五”开始，科技部率先支持LED技术和产业发展，成立国家半导体照明工程协调领导小组，提高中国LED技术国际竞争力。

　　当日美技术路线纷纷取得突破，一位三十岁出头的年轻人也开始憧憬中国的蓝光梦。他，就是硅衬底LED技术的领衔教授、南昌大学副校长江风益。这个蓝光梦，一做就是19年。

　　1996年，在南昌大学一间40平方米的实验室里，江风益揣着60万元贷款开始了追梦，跟踪日本技术做中国的LED。四年后，他成功试制出蓝宝石衬底蓝、绿、紫光LED，其中蓝光LED投入量产。

　　国内完全依赖进口LED芯片的历史改写，但江风益很快陷入了新的担忧。国内LED下游企业越来越多。可致命的是，技术专利都掌握在日美手中，行业随时可被扼喉。

　　“做真正的中国芯！”

　　江风益决心不做国外技术的影子，而是自主创新寻找“中国芯”的路径。2003年，江风益大胆选择硅衬底氮化镓技术路线。

　　这是一条国外少数知名企业大量投入却攻关未果的路线，这是一条被外国同行判了技术“死刑”的路线。抉择源于创新的驱动，风险面前，江风益抱定“中国芯”的梦想，“技术跟踪总走在别人后面。只有创新，才能超越！”

　　人才不足，就多投入精力。五千多次实验，夜以继日。饿了，叫盒饭在实验室里吃；累了，在实验室的小床上打个盹。长期弯腰工作，江风益患上了严重的腰椎间盘突出椎管狭窄症，步行不到50米就得蹲下。

　　经费有限，就自己动手组装实验装备。进口设备花费几千万元不说，还受国外工艺局限；自己组装充分体现我们的技术思路。江风益笑说：“这是没钱的好处。”

　　2003年12月的一个寒冬日，实验室内硅衬底蓝光LED发出了一丝微光。当其他人遗憾不够亮时，江风益大呼“很亮”！

　　星星之火可以燎原，创新的勇气、魄力同样点燃希望的曙光。2004年，硅衬底LED取得突破性进展，中国打破日美垄断，形成全球LED技术三足鼎立局面。目前其电光转换效率超过60%，获得授权专利147项，其中国际专利47项。

　　名副其实的“中国芯”诞生了！

　　中国造的历程：创造而非制造

　　如果说“中国芯”是一次技术创新，那么造芯则是又一次生产力转化创造。

　　2010年，科技部批准依托南昌大学团队组建国家硅基LED工程技术研究中心。“科研工作企业化”是江风益的又一创新性制胜“宝典”。他采取“关键技术科研人员攻关，操作实验交给工人和生产线”的方法，教会工人来做“研究”。科研人员把实验程序编好交给工人，工人24小时3班实验不停歇，第二天一上班数据就摆在桌上了。这一机制明显加快了攻关进程。

　　躺在实验室里的“中国芯”没有生命，真正产业化才是国际竞争力。2006年，晶能（江西）光电有限公司应运而生，开始了硅衬底LED技术的产业化之路。试生产时，各种功率产品生产标准不一，合格率非常低。3个月没日没夜地反复试验，一个个技术瓶颈被打开。

　　2009年，晶能光电在全球率先实现硅衬底小功率LED芯片量产；2012年，又实现硅衬底大功率LED芯片量产，这标志着硅衬底LED技术产业化的成熟，国际半导体照明联盟将其列为年度新闻事件。我国在硅衬底LED领域因此占据了技术和产业化两大高地。

　　产业化最艰难时，一批海归人员毅然回国加入晶能光电。他们说：“我们是中国人，在国外学习，为的就是有一天照亮中国自己的LED产业梦！”

　　如今硅衬底蓝光LED技术的产品用户超过300家，几乎覆盖全部照明领域。中国芯，中国造，晶能光电CEO王敏博士说：“DVD的覆辙不会在LED产业上重蹈了！”

　　蓝光梦的延续：中国芯照亮世界

　　作为新一代革命性照明技术，LED被作为提升传统产业、培育新兴产业的重点领域之一。而韩国三星、日本东芝等知名企业已经开始跟踪硅衬底LED技术。

　　在南昌，以硅衬底LED技术为核心聚焦了12家企业，覆盖全产业链。王敏说，打造具有核心竞争力的LED产业链，不仅要有强大的中国芯，还需要形成包括高端装备、原材料、封装器件、应用在内的产业集群。

　　一项打造“南昌光谷”的蓝图振奋着江西。江西决定，把南昌打造成全国的LED光谷，建成具有国际核心竞争力的LED全产业链研发、制造和应用基地，到2020年LED产业主营业务收入超过一千亿元，占全国15%，其中硅衬底LED技术收入达到五百亿元。

　　实验室里，获奖团队仍然在向新的高点进军。江风益说，我们正努力攻关黄光、绿光LED，使无需荧光粉的LED照明成为现实。“在不远的将来，要用‘中国芯’照亮世界！”