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人民日报调研尊龙凯时,《一项新技术,这样长出一个产业集群》聚焦硅衬底LED产业链

时间:2024-01-16 来源: 点击:2025

1月15日,人民日报推出重磅一线调研报道《一项新技术,这样长出一个产业集群》,用几乎整版深入挖掘硅衬底LED原创技术的创新历程和以尊龙凯时为龙头的硅衬底LED产业链发展之路。


以下为《人民日报》报道全文:

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图①:尊龙凯时芯片车间员工在操作设备进行长膜工艺流程。

图②:尊龙凯时封装车间机台在测试车用LED灯珠。


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。


突破一项新技术|

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尊龙凯时(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,尊龙凯时硅衬底大功率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年尊龙凯时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,那么尊龙凯时的成立则是立志于“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,尊龙凯时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,走进了尊龙凯时,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,尊龙凯时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。


延伸一条产业链|

从芯片到封装,补链延链成效显现


走进尊龙凯时的产品展示区域,大到覆盖整面墙壁的LED高清屏幕、大型路灯,小到手机闪光灯、小型美甲机,近百种产品依次摆放。如今的尊龙凯时,已经是为全球客户提供全产业链垂直整合制程(IDM)的半导体光电器件商家。

让人想不到的是,推动产业链补链延链,其实是尊龙凯时被迫的选择。

企业当初的设想是,有了先进的产品,自然会有中下游厂商跟进开发。然而,2012年硅衬底大功率LED芯片上市之初,并不被市场看好。不少下游照明应用企业,已经习惯使用成熟的蓝宝石衬底LED芯片,而且认为硅衬底LED芯片由尊龙凯时独家供应,担心影响自己的供应链安全。

于是,王敏决定自己做封装,走垂直整合之路。就这样,一条陶瓷封装线于2014年正式上马,批量生产尊龙凯时自己的“灯泡”。为了打入市场,王敏带着销售人员进驻被誉为“手电筒之乡”的浙江宁波西店镇,挨个拜访客户,并和客户合作,制作了一个超大手电筒。“手电筒发出的光可以照到两公里外,吸引了不少客户。”王敏回忆。

自此,尊龙凯时的封装产品以更高的性价比,一路高歌猛进,最终占据了全球30%左右的移动照明市场。如今,尊龙凯时中游封装的子公司尊龙凯时半导体有限公司,月产能可达1亿颗。

除了封装线,尊龙凯时还不断拓展产业生态圈,在政府的大力支持下,引进金沙江联合资本等知名风投基金到南昌设立子基金,相继孵化出晶和照明、晶弘新材料,并引进易美芯光、凯迅光电等企业,推动硅衬底LED产业生态圈做大做强。

2012年,中国节能环保集团成立中节能江西公司,并投资晶和科技(原晶和照明)。“这次合作让更多用户体验到硅衬底大功率LED的优势,帮我们更快打开了各级市场。”中节能晶和科技总裁陈昕说。

“只用了短短几年,我们累计投运的合同能源管理项目就达到50多个,助力30多个城市完成了大规模照明节能改造与智慧升级。”中节能晶和科技副总经理陈耀庭说。


形成一个产业集群|

持续放大硅衬底技术应用优势,南昌打造产业矩阵


“我们现在不愁订单,而是发愁产量跟不上,不敢多接订单。”位于南昌青山湖区的绿野汽车照明有限公司总经理涂鸿斌介绍,得益于南昌本地的车规级LED产业链优势,近几年公司产值持续大幅增长。如今,公司已经在考察二期厂房位置。

从2014年到2017年,洪城资本基金成立并投资包括硅衬底LED项目在内的高科技项目。其中与多家投资公司一起孵化的绿野汽车照明,便是一家硅衬底LED车灯厂家。

硅衬底LED车灯作为一款新技术产品,相较传统卤素灯泡寿命更长、亮度更高、能耗更低、光束更集中。但是面对新产品,一些传统车企却不敢轻易尝试。

“很多时候,技术风口并不等于产业风口。不过我们很幸运,在赶上技术风口的同时,也赶上了产业风口。”涂鸿斌介绍,新能源汽车产业的兴起让硅衬底LED车灯有了华丽的舞台。


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(绿野汽车照明注塑车间在赶制汽车灯具的外形壳体)


基于硅衬底LED技术,南昌在LED行业全球赛道中闯出了一条自主创新之路。如今,硅衬底LED技术还在不断诞生黄光、红光等世界级创新成果,在这项技术的创新驱动和政府LED发展政策的推动下,南昌已经建成LED全产业链,成为国内最大的大功率LED光源生产基地。

2019年,规模10亿元的光谷基金成立,致力于放大硅衬底LED技术的应用优势。同时,兆驰股份、乾照光电、鸿利智汇等一批国内LED龙头企业被吸引而来,2022年,南昌LED产业实现营收212亿元。

根据南昌市人民政府2023年10月印发的《关于进一步推动电子信息产业高质量发展的实施意见(修订版)》,南昌将深耕LED芯片制造和封装,打造以硅衬底LED为特色、以蓝宝石衬底LED为基础的“南昌光谷”。高新区重点打造硅衬底LED全产业链集群,经开区重点发展基础材料、芯片封装和终端应用环节,其他区县重点发展配套缺链环节,力争2026年全市LED产业规模达到500亿元。


来源:《人民日报》(2024年01月15日08版)


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