硅衬底LED技术能否带领中国半导体照明改写世界格局？

　　一哄而上又遇经济增速下滑——刚刚过去的2015年，曾经风光无限的LED行业一如前两年般惨烈。一年间，LED企业数量减少了20%，大约4000家企业退出市场。

　　然而，接二连三的“倒闭潮”背后有一匹黑马让人眼前一亮。在南昌，晶能光电（江西）有限公司不仅年销售额一路飘红，而且走出了一条技术新路。

　　“我们的目标是成就世界级半导体照明公司，成为中国人的骄傲！”晶能光电CEO王敏底气十足。

　　工欲善其事，必先利其器。王敏的底气源自他们掌握的具有自主知识产权的、目前全球领先的硅衬底LED技术——硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管。1月8日，这一技术摘下国家技术发明一等奖的桂冠。

　　反向而行

　　清楚LED发展历史的人会知道，硅衬底LED技术改写了半导体照明历史。“用普通的设备，更低成本的工艺生产LED”，美国麻省理工大学《科技创业》杂志2011年评选的“全球最具创新力企业50强”中，晶能光电凭此与Apple、IBM等公司一同上榜。

　　“这一技术改变了日本公司垄断蓝宝石衬底和美国公司垄断碳化硅衬底半导体照明技术的局面，形成了蓝宝石、碳化硅、硅基半导体照明技术方案‘三足鼎立’的局面。”国家“863”专家组如是评价。

　　一个名不见经传的LED企业缘何获此殊荣，引起业界内外的广泛关注。事情还要从蓝光LED芯片的制备讲起。

　　一般我们所见到的白光LED，由蓝光LED芯片激发黄色荧光材料而来。此前，蓝光LED芯片主要有两种技术路线，一种是蓝宝石衬底，一种是碳化硅衬底。而在硅衬底上制备高光效LED芯片，一直是学界梦寐以求的目标，世界各国研究者历经40余年的钻研，却迟迟没有找到克服关键技术难点的理想解决方法。

　　“难！”这是LED专家们对在硅衬底上制备蓝光LED芯片的第一反应！难在哪儿？制备LED芯片先要在衬底上长出氮化镓发光薄膜。可问题是，因硅和氮化镓材料的热失配和晶格失配，人们长期无法得到高质量的氮化镓发光薄膜。

　　硅衬底这一技术路线已经被业界宣判“死刑”，但2003年，南昌大学江风益教授领衔的研发团队反其向而行，开始研发硅衬底LED技术。江风益团队并非一时头脑发热。选择硅作衬底前，他们已跟踪研究蓝宝石衬底技术长达10年。尽管蓝宝石衬底是目前市场的主流技术路线，但受材料所限，很难做到8英寸至12英寸等大尺寸外延，且因蓝宝石散热性能差，又难以剥离衬底，故在大功率LED方面具有性能局限性。碳化硅的性能有目共睹，可走的是“贵族路线”，不适宜大规模普及。

　　“硅作为一种衬底材料，与蓝宝石和碳化硅相比，具有低成本、大尺寸、高质量、可导电等优点，被认为是最具前途的生长氮化镓蓝光LED的衬底材料，未来照明市场必将趋向于选择这种性能好、可靠性高且成本低廉的技术路线。”江风益信心满满。

　　彼时同江风益并肩作战的王敏等人亦看好这条技术路线。“我国是名副其实的LED产品制造大国，国内LED企业均采用的蓝宝石技术路线中布满了LED巨头埋下的专利‘地雷’。过去10年，许多LED企业曾为此吞下苦果。”王敏说。在王敏看来，DVD受制于他国的教训警醒我们，国外LED大厂“放水养鱼”的功夫已炉火纯青，LED专利大战随时有一触即发的可能，“硅衬底技术路线是唯一有可能冲破国外专利封锁的机会”。