解读晶能光电如何在LED国际巨头前“虎口夺食”

一哄而上又遇经济下滑，使得被人们无限看好的LED行业进入寒冬期。2012年，全行业企业设备开机率不到60%，激烈的价格战导致了“倒闭潮”。这个刚刚起步的朝阳产业目前是遍体鳞伤。

然而，阴云密布中毕竟还有一抹亮色让人欣慰。在南昌，晶能光电(江西)有限公司却上演了一场“逆势上扬”的好戏——2012年硅衬底LED产业链实现销售额突破5亿元，如今设备满负荷运行，部分订单交期已排到了2014年一季度。

“今年我们硅衬底LED产业链的销售目标是10个亿!”CEO王敏博士底气十足。工欲善其事必先利其器，王敏的底气来自他们掌握着具有自主知识产权的，目前全世界最先进的硅衬底LED技术。

鸡蛋也要碰石头

“中国公司?不会吧!”“是真的吗?”

当晶能光电宣布硅衬底LED技术研发成功时，国际业界一片哗然。

质疑并非毫无来由。此前蓝光LED芯片制备主要采用两种技术路线，一种是在蓝宝石衬底上制备，一种是在碳化硅衬底上制备。在硅衬底上制备LED芯片虽说是业内梦寐以求的技术路线，世界各国研究者历经四十余年的钻研，却迟迟没有找到克服关键技术难点的理想的解决方法。

当时同样持有怀疑态度的还有现担任晶能光电首席技术官的赵汉民博士。“我也着实吓了一跳!”那时的他，在美国一家著名公司从事蓝宝石LED技术的研发。

“鸡蛋也要碰碰石头。”2003年开始，研发团队就瞄准了硅衬底LED技术，尽管此前他们也研究蓝宝石LED技术，并成功转让了两项技术成果，但这种研究归根结底是一种跟踪与模仿，谈不上创新，更谈不上超越。“尽管蓝宝石是目前市场的主流技术路线，但由于蓝宝石衬底材料的条件受限，很难做到8—12吋，并且因散热性能差难以剥离衬底消除应力，因而蓝宝石大功率LED具有性能局限性。而硅衬底材料尺寸大，容易剥离消除应力，衬底材料成本非常低，大尺寸硅衬底技术一旦获得突破，综合成本和性能会有其他两种技术路线无法比拟的优势，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。”王敏如是说。

事实上，王敏博士和他的团队还有另外一个考量:我国是制造业大国，全世界60%—70%的LED产品将由我国制造，但我国LED企业均采用蓝宝石技术路线，其中布满了LED巨头精心埋下的专利地雷。过去10年，台湾许多LED企业曾为此困惑。日本LED行业是靠专利垄断发展起来的，美国LED的崛起，是因为其开发的碳化硅LED技术拥有自己的专利，获得了自己的一份天下。

如果说技术创新是LED企业市场竞争的筹码，那么专利就是技术创新的“护身符”。晶能光电深谙此理，从硅衬底LED技术取得突破开始，就非常重视专利布局。以硅衬底LED技术为核心，在外延生长、芯片制造、封装及应用等领域布局了专利网。到目前为止，晶能光电已公开或拥有专利200多件，主要是发明专利，其中美国专利29项，欧洲专利43项。这些专利是晶能光电长驱海外市场的利器，也是未来抵御国际巨头专利诉讼的护身符。“随着我国LED事业不断发展壮大，国外LED厂商的专利大战将一触即发!从国家技术战略层面看，硅衬底技术路线是唯一有能力全面抗衡的。”回首过去，低沉的话语中是王敏沉甸甸的责任感。

“咬定青山不放松”。2003年在10年研究跟踪蓝宝石技术的基础上，原研发团队经过一年多技术攻关，开发了硅衬底氮化镓基LED材料与器件技术，2005年实验室出产品，2007年中试成功，2008年小批量试生产，2009年量产……经过多年艰苦卓绝的攻关研发，从理论设计到实验室产品，再到中试，最后产业化，晶能光电的硅衬底LED技术日臻成熟，也引起了国际业界的高度关注。这是一项改写半导体照明历史的颠覆性新技术。国家863专家组对此项技术的评价是：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基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。台湾工研院的LED专家则将其誉为“终极路线”。

与此同时，晶能光电因在硅衬底LED技术上的重大创新，2010年被美国麻省理工学院创办的《科技创业》杂志评为“全球最具创新力企业50强”。在7个国家科技部863项目、4个工信部电子发展基金项目、2个发改委专项，还有多项省市科技和产业化项目的支持下，硅衬底LED技术逐步成熟。

随着晶能光电对硅衬底LED技术量产可行性的证实，一度怀疑的“大佬”们也相继转身：从2011年起，美国普瑞光电将研发重心转向硅衬底技术;韩国三星、LG、日本三垦电气、剑桥大学、马德伯格大学等一大批知名企业和研究机构也纷纷“进军”硅衬底LED技术;2012年东芝公司投入巨资并收购了美国的普瑞公司的硅技术部门，曾三次发布大规模量产消息，但始终未见其产品大批量问世。

迄今为止，晶能光电仍是全世界唯一实现硅衬底LED量产的厂家！

国际半导体照明联盟（ISA）的年度新闻评选结果无疑更具说服力。在“全球半导体照明2012年度新闻”评选中，“晶能光电硅衬底大功率LED芯片量产”的报道成功入选。

硅衬底的“产业化苦旅”

看着今天的晶能光电在LED业界的华丽转身。人们想象不到的是，最前沿的技术、超大规模的投入，始终在刀尖上跳舞的晶能光电，其硅衬底LED技术产业化之旅走得何其艰辛！

硅衬底技术实验室阶段取得成功，只是万里长征走完了第一步。正如赵汉民所说，研发成功和实现量产是两个完全不同的阶段，在研发阶段，100个样品中有一个合格就算完成了，但要实现产业化，你要保证100个都是合格的，这中间要跨越的鸿沟难以想象。

在硅衬底LED技术产业化生产过程中，成品率、产品的一致性和均匀性是非常关键的指标，这其中要突破的难题很多。“以硅衬底腐蚀为例，在实验室阶段可行，到试生产阶段却‘失灵’了。”赵汉民告诉记者，实验室阶段，由于产品数量少用于硅衬底腐蚀的液体浓度与时间都很容易掌控，而到了试生产阶段，一方面浸泡的硅衬底数量多，另一方面市场上没有与硅衬底相匹配的腐蚀设备，这就导致产品良率大幅下降，刚开始时良率甚至只有5%。没办法，只能买回相近设备，凭经验一点点改造。“这一改就是一年多！”[!--empirenews.page--]

“制作硅衬底LED芯片有350多道工步，每一道工步都会遇到形形色色的问题，作为全球第一家‘吃螃蟹’的企业，由于没有可供参考的相关文献，也没有可资借鉴的经验，晶能光电每一步都是‘摸着石头过河’，交了昂贵的学费。”负责生产的副总裁梁伏波感慨地说。

天道酬勤。2009年晶能光电实现硅衬底小功率LED芯片量产，并迅速在数码产品领域确立了行业优势地位。可他们没有时间停歇，LED在照明领域的应用市场已经开始增长。2010年晶能光电开始了新一代硅衬底大功率LED芯片的试制及产业化。

大功率LED芯片要求更高、技术难点更多，最关键的就是要得到更高质量的外延片，这是做大功率芯片的前提基础。不同于小功率芯片，大功率芯片衬底与发光材料之间应力更大。晶能光电尝试过多种方法，有些方法虽抑制了裂纹的产生，却降低了硅衬底材料质量；一些方法的重复性、稳定性和一致性不能过关，无法实现产业化等等。