江西南昌大力推动硅衬底发光二极管蓝光技术开发应用
一项新技术 这样长出一个产业集群
从实现原创技术突破，到延伸产业链、扩大产业集群，20多年来，中国在研发应用硅衬底LED蓝光技术上蹚出了一条自己的路。目前，硅衬底LED技术路线已经成为世界三大LED技术路线之一。
党的二十大报告提出，提高科技成果转化和产业化水平。原创性引领性科技攻关如何实现?新技术如何打通从科研到应用的“最后一公里”?记者近日深入调研硅衬底LED蓝光技术的研发团队及全产业链发展情况，剖析这项原创技术从研发到大规模应用的历程。
——编 者
杭州第十九届亚运会上，莲花造型的奥体中心体育场、富阳水上运动中心等多个运动场馆，流光溢彩，引人赞叹。观众可能并不知道，这些点亮夜晚的光源，有不少来源于我国突破的硅衬底LED芯片技术，而这项技术的起点，则在江西南昌。
全球约每3部智能手机，便有1部运用了硅衬底技术LED手机闪光灯;全球每3个手电筒，就有1个用的是硅衬底LED技术;不少城市的道路照明设施和隧道灯都已大量采用硅衬底LED芯片，产自南昌的LED隧道灯已经做到同类产品全国出货量排名靠前……随着产业化的发展，硅衬底LED技术已经成为世界三大LED产业技术路线之一。
一系列成绩的背后，是一项新技术不断革新和产业化的历程。
突破一项技术
4000多次试错，终于探索出全球第三条蓝光LED技术路线
2004年，南昌大学江风益教授带领的团队研发硅衬底LED蓝光技术取得突破，引来世界瞩目，由此形成了蓝宝石、碳化硅、硅衬底半导体照明技术方案三足鼎立的局面。
LED是发光二极管的简称，是第三代半导体发光光源，作为一种节能环保的冷光源，是电子信息产业基础性元器件，市场应用广泛。“当时，我们瞄准了在硅衬底上生长氮化镓基材料这一冷门技术方向。”江风益坦言，“这是一条几乎被外国同行放弃的技术路线。”
为什么会被放弃?原来，在LED的制备上，上游材料生长是决定LED颜色、亮度、寿命等性能指标的主要因素，也是公认的半导体照明产业技术发展的基石。制备LED芯片要先在衬底上长出氮化镓发光薄膜，而硅和氮化镓材料存在严重的热失配和晶格失配，各国研发人员多年钻研，始终没有找到攻克关键技术难点的理想方法。
当时，蓝光LED芯片制备已有蓝宝石和碳化硅衬底两条技术路线实现产业化，但两项技术的主导权都掌握在国外同行手里。
2003年11月27日，江风益将行军床搬进南昌大学几间小小的实验室，和团队开始了艰难的攻关探索。当年12月28日，硅衬底蓝光LED实验材料发出的一丝微光，让大家欣喜不已。“尽管还不够亮，但已经是巨大的突破，这萤火虫般的微光，恰恰是希望之光。”说起那时的情景，江风益依旧难掩激动。
2004年，经过4000多次的试错，江风益团队在国际上率先攻克了硅衬底上生长氮化镓基LED材料的难题。“这将是一条崭新的赛道，由我们主导的赛道!”当时一直在配合江风益工作的王敏，敏锐地察觉到这项技术可能给行业带来的变革。
此后，王敏与江风益联合创立晶能光电(江西)有限公司，推动硅衬底LED蓝光技术产业化。在南昌大学400多平方米的实验室里，一个“实验室+企业”的新形态正式运转起来。“那个时候，实验室几乎是全天候运转，被大家称为‘不熄灯的工作室’。”王敏说，“实验室的产品数据显示，新产品光效高且抗大电流能力强，这给了我们很大的信心。”
造出一条生产线
从实验品到产品的路，用了几年才走完
2012年，晶能硅衬底大功率LED芯片量产，被国际半导体照明联盟(ISA)评为“全球半导体照明2012年度新闻事件”。2004年技术实现突破，2006年晶能光电成立并开始推进产业化，为什么2012年才实现量产?
如果说，江风益团队攻克硅衬底蓝光LED技术实现了“从0到1”的突破，那么晶能光电的成立则是立志于“从1到10”的跨越，意味着成果要从实验室走出来，迎接大规模的量产。这个过程中出现的困难是当初每个人都没有想到的。
2006年，拿到风投资金的王敏信心满满，决心干出一番事业。厂房拔地而起，设备迎接调试，一张张崭新的面孔被吸纳进公司。2007年10月27日，晶能光电正式入驻南昌国家高新技术产业开发区。
2008年5月，第一批产品正式下线。大家满怀期待，可良品率却起伏不定，离量产期望差距不小。经过团队夜以继日地分析、调整，良品率逐步稳定并不断提升。
江风益坦言，硅衬底LED芯片技术容错率不高，哪怕是一点点温度的变化都会对产品有影响。实验室设计的产品“走进”厂房，难免会出现一些纰漏和瑕疵，而每个微小的纰漏和瑕疵，最终就会叠加成一个严重问题。
解决问题的关键，仍然是技术攻关。企业一面不断招收技术人员，一面推动研发骨干走进生产线，成为一线工程师，带着工人们一同攻关。在这样的背景下，从成都电子科技大学微电子专业毕业的黄涛等人，走进了晶能光电，成为助理工程师。
“一进公司，我们就被分到生产线上。当时技术部门列出了十大难题，包括发光材料起翘、硅芯片掉电极等，因为没有文本参考、没有成熟技术可借鉴，面对40多个生产工序，我们既当技术员，又当操作员，决心一定要啃下硬骨头。”黄涛回忆。
在许多人的不懈努力下，2009年，数码显示用小功率LED芯片量产，并达到了较高的良品率。又经过3年的苦心磨砺，2012年，晶能光电一举突破了硅衬底大功率LED芯片量产的瓶颈，产品良品率超过60%，超出预期20多个百分点。“那一天，是2012年12月30日。”王敏记忆犹新。
(关键字：LED)
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