尘埃落定，2015年度国家科学技术发明一等奖于今日正式揭晓，“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”项目(简称硅衬底)摘得了此桂冠。十年磨一剑，硅衬底LED技术终于迈向了新征程，其大规模化应用指日可待。
由于生产技术难度大，硅衬底从一开始就饱受争议，并不被业界看好。而此次获奖，意味着硅衬底的技术瓶颈几近突破，同时也给硅衬底的市场发展释放了极大的信号，前景可观。有产业经济学家表示，在成本持续下降的背景下，硅衬底技术如若能获得资本大力追捧，LED产业格局有望被重塑。
技术突破：与蓝宝石衬底生长水平相当
“我们采用新一代的应力调控技术消除了硅衬底上外延生长GaN薄膜易产生裂纹的难题，而且有效过滤了位错等缺陷，GaN的晶体质量与蓝宝石平片衬底上生长的水平相当。
在硅基GaN的材料平台上，我们研发了高效的量子阱生长技术与P型掺杂技术。硅基GaN的LED的芯片制备采用了垂直结构，具体包括高效反射镜、及氮面粗化技术，显著提高了LED的取光效率。
此外，我们还针对硅基GaN的薄膜LED芯片特点，开发了陶瓷封装和直接白光芯片技术。总体来说，四年来我们从外延、芯片到封装整个链条都开发了一套全新的硅基GaN蓝、白光LED技术。”此次项目的主要参与人之一晶能光电(江西)硅基LED研发副总裁孙钱博士在接受阿拉丁新闻中心采访时如是表示。
他还谈到，在发光波长和市场应用方面，除了蓝光、白光产品之外，晶能光电在2015年开发了硅衬底紫外LED产品，可以用于固化、印刷、美甲等领域，并得到了客户的一致好评。在降低成本方面，已在向大尺寸硅衬底转移。目前4英寸硅衬底GaN基LED已经量产，而6英寸硅衬底LED的研发和例试也取得了很好的进展。借助自动化工艺线，有望大幅提升生产效率和产品良率，有效降低制造成本。
产业布局：创新产研市场化模式初具成效
据悉，江西省致力于打造千亿级LED产业群，公报于4日还发布了《关于打造南昌光谷建设江西LED产业基地实施方案》(下称方案)。
值得关注的是，江西省欲大力扶持硅基LED技术全产业链发展，并将采取以硅基LED技术合作换产业发展的模式，推动硅基LED技术向外辐射。方案提出，坚持自主发展与借助外力相结合的基本原则，依靠硅基LED原创技术优势，激发内生动力加快产业化步伐，提升硅基LED在国际上的地位和影响力。
查阅方案发现，A股上市公司联创光电、木林森、鸿利光电、阳光照明均有项目被纳入上述发展计划当中。“从高校发明，到政府扶持，再到上市公司的产业资本合力实践，这是一条非常漂亮的创新链条，希望他们能成为标杆。”一位产业经济学家如此表示。
其中，区域布局上，南昌高新区重点发展硅基LED芯片和外延片生产设备等关键核心技术产品，以及原材料、支架、光学器件等配套产品。南昌光谷核心区四大中心规划显示，将利用国家硅基LED工程技术研究中心等，加大硅基LED技术攻关，弥补产业链薄弱环节，打造全省LED技术研发中心;推动省内企业牵头制定国家硅基芯片及其应用产品标准，构建省LED企业产品标准体系，力争进入国家LED产业标准体系。
在上游芯片制造领域，将实行硅基、蓝宝石技术同步推进，硅基优先予以支持，强化硅基LED技术及应用领域的研究开发，重点发展大尺寸衬底材料制造等，加快产业化进程，将硅基LED芯片辐射到全国LED产业主要集聚区;重点项目包括晶能光电(顺风清洁能源子公司)年产10亿颗硅基紫光芯片生产线项目(南昌)、联创光电功率型红外监控系统用LED外延材料、芯片及器件产业化项目(南昌)。
中游封装领域，将突出硅基LED芯片大功率方向光的技术优势，深挖路灯、背光源、通用照明灯应用产品及汽车、家电等新的应用领域需求，重点发展硅基大功率LED封装，力争到2020年实现封装营收超过200亿元。器件封装跃升工程重点项目包括鸿利光电子有限公司(鸿利光电子公司)年产162亿只LED器件封装项目(南昌)、联创光电年产20亿只各类功率型红外监控系统用LED器件封装项目(南昌)、江西省木林森照明有限公司(木林森子公司)年产1000亿只LED发光二极管项目(吉安)。
下游应用领域则推动面向各领域的LED照明用品发展，争取到2020年实现营收800亿元;强调发挥硅基LED独特优势，全面开发汽车大灯、探照灯、手机闪光灯、全彩显示屏和背光源等特种照明及应用产品。照明应用开发工程重点项目涉及江西省木林森光电科技有限公司(木林森子公司)年产2亿套LED高效节能照明产品项目(新余)、江西阳光照明有限公司(阳光照明子公司)年产8000万只LED高效节能照明灯具项目(鹰潭)。
此外，方案还要求发展相应的配套材料和关键设备，包括着力突破硅基LED芯片加工关键设备金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)，力争到2020年实现营收200亿元。配套能力完善工程重点项目包括江西省木林森光电科技有限公司年产800万平米LED灯具线路板项目(新余)。
据悉，目前硅衬底GaN基LED主要用于方向性光源，如车大灯、手机闪光灯、便携式光源等。去年晶能销售额6099万美元，整个硅衬底LED产业链已达20亿人民币。
经济目标效益：硅基LED技术全产业链达500亿元
江西省近日印发打造南昌光谷、建设江西LED产业基地实施方案，方案显示产业规模目标为，到2020年全省LED产业主营业务收入在2015年基础上翻两番，总量超过1000亿元，力争占全国的15%，其中南昌达到500亿元;技术分布中硅基LED技术全产业链达到500亿元。
除应在LED领域之外，衬底SiC、GaAs/ GaN、Si还广泛应用在太阳能、军工、通信、集成电路等，市场空间巨大。虽然大部分衬底材料被国外垄断，近两年国内企业开始进入衬底材料领域，并且部分企业产业化在即。上市公司包括扬杰科技进入SiC领域，三安光电进入GaAs/ GaN领域，上海新阳和兴森科技进入大硅片领域。
