解讀晶能光電如何在LED國際巨頭前“虎口奪食”

一哄而上又遇經(jīng)濟下滑，使得被人們無限看好的LED行業(yè)進(jìn)入寒冬期。2012年，全行業(yè)企業(yè)設(shè)備開機率不到60%，激烈的價格戰(zhàn)導(dǎo)致了“倒閉潮”。這個剛剛起步的朝陽產(chǎn)業(yè)目前是遍體鱗傷。

然而，陰云密布中畢竟還有一抹亮色讓人欣慰。在南昌，晶能光電(江西)有限公司卻上演了一場“逆勢上揚”的好戲——2012年硅襯底LED產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)銷售額突破5億元，如今設(shè)備滿負(fù)荷運行，部分訂單交期已排到了2014年一季度。

“今年我們硅襯底LED產(chǎn)業(yè)鏈的銷售目標(biāo)是10個億!”CEO王敏博士底氣十足。工欲善其事必先利其器，王敏的底氣來自他們掌握著具有自主知識產(chǎn)權(quán)的，目前全世界最先進(jìn)的硅襯底LED技術(shù)。

雞蛋也要碰石頭

“中國公司?不會吧!”“是真的嗎?”

當(dāng)晶能光電宣布硅襯底LED技術(shù)研發(fā)成功時，國際業(yè)界一片嘩然。

質(zhì)疑并非毫無來由。此前藍(lán)光LED芯片制備主要采用兩種技術(shù)路線，一種是在藍(lán)寶石襯底上制備，一種是在碳化硅襯底上制備。在硅襯底上制備LED芯片雖說是業(yè)內(nèi)夢寐以求的技術(shù)路線，世界各國研究者歷經(jīng)四十余年的鉆研，卻遲遲沒有找到克服關(guān)鍵技術(shù)難點的理想的解決方法。

當(dāng)時同樣持有懷疑態(tài)度的還有現(xiàn)擔(dān)任晶能光電首席技術(shù)官的趙漢民博士?！拔乙仓鴮崌樍艘惶?”那時的他，在美國一家著名公司從事藍(lán)寶石LED技術(shù)的研發(fā)。

“雞蛋也要碰碰石頭?！?003年開始，研發(fā)團隊就瞄準(zhǔn)了硅襯底LED技術(shù)，盡管此前他們也研究藍(lán)寶石LED技術(shù)，并成功轉(zhuǎn)讓了兩項技術(shù)成果，但這種研究歸根結(jié)底是一種跟蹤與模仿，談不上創(chuàng)新，更談不上超越?！氨M管藍(lán)寶石是目前市場的主流技術(shù)路線，但由于藍(lán)寶石襯底材料的條件受限，很難做到8—12吋，并且因散熱性能差難以剝離襯底消除應(yīng)力，因而藍(lán)寶石大功率LED具有性能局限性。而硅襯底材料尺寸大，容易剝離消除應(yīng)力，襯底材料成本非常低，大尺寸硅襯底技術(shù)一旦獲得突破，綜合成本和性能會有其他兩種技術(shù)路線無法比擬的優(yōu)勢，未來照明市場必將趨向于選擇這種性能好可靠性高且成本低廉的技術(shù)路線?！蓖趺羧缡钦f。

事實上，王敏博士和他的團隊還有另外一個考量:我國是制造業(yè)大國，全世界60%—70%的LED產(chǎn)品將由我國制造，但我國LED企業(yè)均采用藍(lán)寶石技術(shù)路線，其中布滿了LED巨頭精心埋下的專利地雷。過去10年，臺灣許多LED企業(yè)曾為此困惑。日本LED行業(yè)是靠專利壟斷發(fā)展起來的，美國LED的崛起，是因為其開發(fā)的碳化硅LED技術(shù)擁有自己的專利，獲得了自己的一份天下。

如果說技術(shù)創(chuàng)新是LED企業(yè)市場競爭的籌碼，那么專利就是技術(shù)創(chuàng)新的“護(hù)身符”。晶能光電深諳此理，從硅襯底LED技術(shù)取得突破開始，就非常重視專利布局。以硅襯底LED技術(shù)為核心，在外延生長、芯片制造、封裝及應(yīng)用等領(lǐng)域布局了專利網(wǎng)。到目前為止，晶能光電已公開或擁有專利200多件，主要是發(fā)明專利，其中美國專利29項，歐洲專利43項。這些專利是晶能光電長驅(qū)海外市場的利器，也是未來抵御國際巨頭專利訴訟的護(hù)身符?！半S著我國LED事業(yè)不斷發(fā)展壯大，國外LED廠商的專利大戰(zhàn)將一觸即發(fā)!從國家技術(shù)戰(zhàn)略層面看，硅襯底技術(shù)路線是唯一有能力全面抗衡的?！被厥走^去，低沉的話語中是王敏沉甸甸的責(zé)任感。

“咬定青山不放松”。2003年在10年研究跟蹤藍(lán)寶石技術(shù)的基礎(chǔ)上，原研發(fā)團隊經(jīng)過一年多技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)了硅襯底氮化鎵基LED材料與器件技術(shù)，2005年實驗室出產(chǎn)品，2007年中試成功，2008年小批量試生產(chǎn)，2009年量產(chǎn)……經(jīng)過多年艱苦卓絕的攻關(guān)研發(fā)，從理論設(shè)計到實驗室產(chǎn)品，再到中試，最后產(chǎn)業(yè)化，晶能光電的硅襯底LED技術(shù)日臻成熟，也引起了國際業(yè)界的高度關(guān)注。這是一項改寫半導(dǎo)體照明歷史的顛覆性新技術(shù)。國家863專家組對此項技術(shù)的評價是：這一技術(shù)改變了日本公司壟斷藍(lán)寶石襯底和美國公司壟斷碳化硅基半導(dǎo)體照明技術(shù)的局面，形成了藍(lán)寶石、碳化硅、硅基半導(dǎo)體照明技術(shù)方案“三足鼎立”的局面。臺灣工研院的LED專家則將其譽為“終極路線”。

與此同時，晶能光電因在硅襯底LED技術(shù)上的重大創(chuàng)新，2010年被美國麻省理工學(xué)院創(chuàng)辦的《科技創(chuàng)業(yè)》雜志評為“全球最具創(chuàng)新力企業(yè)50強”。在7個國家科技部863項目、4個工信部電子發(fā)展基金項目、2個發(fā)改委專項，還有多項省市科技和產(chǎn)業(yè)化項目的支持下，硅襯底LED技術(shù)逐步成熟。

隨著晶能光電對硅襯底LED技術(shù)量產(chǎn)可行性的證實，一度懷疑的“大佬”們也相繼轉(zhuǎn)身：從2011年起，美國普瑞光電將研發(fā)重心轉(zhuǎn)向硅襯底技術(shù);韓國三星、LG、日本三墾電氣、劍橋大學(xué)、馬德伯格大學(xué)等一大批知名企業(yè)和研究機構(gòu)也紛紛“進(jìn)軍”硅襯底LED技術(shù);2012年東芝公司投入巨資并收購了美國的普瑞公司的硅技術(shù)部門，曾三次發(fā)布大規(guī)模量產(chǎn)消息，但始終未見其產(chǎn)品大批量問世。

迄今為止，晶能光電仍是全世界唯一實現(xiàn)硅襯底LED量產(chǎn)的廠家！

國際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟（ISA）的年度新聞評選結(jié)果無疑更具說服力。在“全球半導(dǎo)體照明2012年度新聞”評選中，“晶能光電硅襯底大功率LED芯片量產(chǎn)”的報道成功入選。

硅襯底的“產(chǎn)業(yè)化苦旅”

看著今天的晶能光電在LED業(yè)界的華麗轉(zhuǎn)身。人們想象不到的是，最前沿的技術(shù)、超大規(guī)模的投入，始終在刀尖上跳舞的晶能光電，其硅襯底LED技術(shù)產(chǎn)業(yè)化之旅走得何其艱辛！

硅襯底技術(shù)實驗室階段取得成功，只是萬里長征走完了第一步。正如趙漢民所說，研發(fā)成功和實現(xiàn)量產(chǎn)是兩個完全不同的階段，在研發(fā)階段，100個樣品中有一個合格就算完成了，但要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，你要保證100個都是合格的，這中間要跨越的鴻溝難以想象。

在硅襯底LED技術(shù)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)過程中，成品率、產(chǎn)品的一致性和均勻性是非常關(guān)鍵的指標(biāo)，這其中要突破的難題很多。“以硅襯底腐蝕為例，在實驗室階段可行，到試生產(chǎn)階段卻‘失靈’了?！壁w漢民告訴記者，實驗室階段，由于產(chǎn)品數(shù)量少用于硅襯底腐蝕的液體濃度與時間都很容易掌控，而到了試生產(chǎn)階段，一方面浸泡的硅襯底數(shù)量多，另一方面市場上沒有與硅襯底相匹配的腐蝕設(shè)備，這就導(dǎo)致產(chǎn)品良率大幅下降，剛開始時良率甚至只有5%。沒辦法，只能買回相近設(shè)備，憑經(jīng)驗一點點改造?！斑@一改就是一年多！”[!--empirenews.page--]

“制作硅襯底LED芯片有350多道工步，每一道工步都會遇到形形色色的問題，作為全球第一家‘吃螃蟹’的企業(yè)，由于沒有可供參考的相關(guān)文獻(xiàn)，也沒有可資借鑒的經(jīng)驗，晶能光電每一步都是‘摸著石頭過河’，交了昂貴的學(xué)費。”負(fù)責(zé)生產(chǎn)的副總裁梁伏波感慨地說。

天道酬勤。2009年晶能光電實現(xiàn)硅襯底小功率LED芯片量產(chǎn)，并迅速在數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域確立了行業(yè)優(yōu)勢地位?？伤麄儧]有時間停歇，LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用市場已經(jīng)開始增長。2010年晶能光電開始了新一代硅襯底大功率LED芯片的試制及產(chǎn)業(yè)化。

大功率LED芯片要求更高、技術(shù)難點更多，最關(guān)鍵的就是要得到更高質(zhì)量的外延片，這是做大功率芯片的前提基礎(chǔ)。不同于小功率芯片，大功率芯片襯底與發(fā)光材料之間應(yīng)力更大。晶能光電嘗試過多種方法，有些方法雖抑制了裂紋的產(chǎn)生，卻降低了硅襯底材料質(zhì)量；一些方法的重復(fù)性、穩(wěn)定性和一致性不能過關(guān)，無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化等等。