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硅衬底技术构建第三条路线 LED产业迎来中国标准

  • 发布时间:2015-12-22 07:16:58  来源:中国证券报  作者:李兴彩  责任编辑:王斌

  自主研发硅衬底技术构建第三条路线

  LED产业迎来中国标准

  中国制造要升级到中国创造,并走向国际市场,中国标准须先行。经过近十年潜心研发培育,LED产业终于迎来中国标准。

  上证报最近获悉, 2015年度国家科学技术奖拟于2016年1月份在人民大会堂举办颁奖典礼。据分析,备受瞩目的技术发明一等奖有望花落“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”项目(下称“硅衬底项目”)。硅衬底项目的主要参与人员孙钱昨日对上证报记者表示,从国家战略层面讲,硅衬底技术是我国拥有自主知识产权的技术路线,可以构建中国完全自主的LED产业。

  与硅衬底技术并列LED三大技术路线的蓝宝石衬底技术曾获2014年诺贝尔物理学奖。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。

  有望获国家大奖“加持”

  16日国务院常务会议通过2015年度国家科学技术奖评选结果,上证报根据此前的初评公示及历史经验判断,2015年国家技术发明一等奖有望被 “硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”夺取,因为这是本年度唯一一个入选该奖项初评一等奖的项目。

  “硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”由江西省申报,项目主要参与人员包括南昌大学的江风益教授、晶能光电(江西)有限公司的孙钱等人。

  项目资料显示,该项目率先攻克硅基相关难题,所生产的硅衬底LED各项指标在同类研究中均处于国际领先地位,并与碳化硅、蓝宝石两条技术路线水平持平;并从衬底加工、外延生长、芯片制造、器件封装四大环节均发明了适合硅衬底高光效蓝光LED生产的关键核心技术,自成体系;该项技术已经申请或拥有国际国内专利232项,其中已授权发明专利127项,实现了外延芯片核心部件每一层都有专利保护。

  据介绍,国家技术发明一等奖判定标准为:属国内外首创的重大技术发明或创新,技术经济指标达到了同类技术领先水平,且推动相关领域技术进步且已产生显著的经济或者社会效益。

  “硅衬底技术确实应该获得这个大奖,他打破了日美国家在这个领域的技术垄断,这是国家大力支持科技发明的体现。”一位接近国务院高层的产业经济学家如此评价。

  LED芯片衬底主要有三条技术路线:碳化硅衬底、蓝宝石衬底、硅衬底。其中,前者走的是“贵族路线”,成本高昂,其衬底及LED制备技术被美国公司垄断。蓝宝石衬底技术则主要掌握在日本公司手中,成本较低,这是目前市场上的主流路线;但蓝宝石晶圆散热较差,晶体垂直生长困难很难做到大尺寸、无法制作垂直结构的器件,衬底也较难剥离。而第三条路线就是中国自主发展起来的硅衬底技术,它弥补了前两大技术路线之不足。

  “蓝宝石技术发明者曾获2014年诺贝尔物理学奖,从这个角度而言,硅衬底技术获得中国国家技术发明一等奖的可能性很大。”有LED产业人士如此表示。

  中国标准将重塑产业链

  上述业内人士表示,硅衬底项目的重大创新意义在于:硅基氮化镓技术是中国自主研发、拥有完全自主知识产权的技术路线,将构建中国LED产业标准,凸显产业后发优势;这一技术也将获得国家的大力支持与推广,对我国的LED产业格局有望产生革命性的影响。

  硅基衬底具有良好的稳定性和导热性,且具有原材料成本低廉,晶圆尺寸大等优点。某业内资深人士表示,集成电路6吋和8吋生产线产能很多,如果硅基衬底技术成熟,LED产品价格降低一半是可期的。

  孙钱在前人研究的基础上,大胆创新并利用多层AlGaN(氮化镓异质结场效应晶体管) 缓冲层技术,利用高温外延生长时建立起来的压应力抵消降温过程中应热膨胀系数的差异而引起的张应力,从而避免了氮化镓薄膜中龟裂的产生,实现了高质量无裂纹的氮化镓。这也为进一步研发出适合硅基氮化镓的多量子阱发光有源区和PN结掺杂等提供了优异的材料基础,真正实现了硅衬底氮化镓基LED的产业化技术路线。

  “中国已经超越美国成为全世界最大的LED应用市场,如果硅基氮化镓技术获得中国政府大力推广,中国市场的变化最终也会牵引全球产业变迁。”有LED行业人士如此分析。

  孙钱表示,从国家战略层面讲,硅基氮化镓技术是我国拥有自主知识产权的技术路线,可以构建中国完全自主的LED产业;从产业层面讲,基于硅材料的价格低廉和易于获取、硅基氮化镓技术的优势,利用成熟的集成电路产能,可以推动从设备到芯片、封装等全产业链成本大为下降。“硅基氮化镓技术接下来应该会得到国家相关政策的进一步扶持和支持,这对LED整个产业链都将会有巨大的影响,我们非常期待这些政策的落地。”孙钱如此说。

  多家LED公司率先布局

  尽管目前市场上主流技术还是蓝宝石衬底技术,但在江西省“十三五”规划里,依托硅衬底技术大力发展LED产业群是重头戏之一。江西省当地LED企业已经率先布局。

  晶能光电是衬底技术的“扛旗”者。该公司不仅受让了该项成果,而且在2008年5月实现了产业化。目前已成为全球第一家量产高功率、高性能的硅衬底LED芯片公司。据公开资料显示,晶能光电曾获金沙江创投大力投资,在其推动下,港股顺风清洁能源于2015年5月收购了晶能光电59%股权。根据双方约定,晶能光电将在市值30亿美元时独立上市。“顺风清洁能源也是看中了公司的技术路线,看好其产业发展前景。”孙钱表示,“晶能光电后续与顺风清洁能源还会有更多的产业、资本层面的合作。”

  总部位于江西的A股上市公司联创光电亦值得关注。据公司此前年报披露,早在2007年该公司开展的“基于硅衬底的光电子器件封装及应用”项目即获重大突破,2008年公司与南昌大学合作的“半导体照明高亮度功率白光二极管芯片开发及产业化”项目验收。

  联创光电还在2014年年报中表示,公司积极参与江西省战略性新兴产业——半导体照明封装与应用协同创新平台建设,成为首批江西省5家协同创新体之一 ,申请到政府产业发展科研政策扶持约2000万元配套资金,为推动公司LED产业的持续升级和跨越发展创造了条件。

  除此之外,A股真正涉及硅衬底技术的公司目前尚未发现有公开披露。不过有LED行业人士指出,硅衬底技术打破了发达国家的技术壁垒,打开了LED行业自主发展空间。江西省工信委主任曾提出建议,将硅衬底LED产业化上升为国家战略。若技术路线得以逆袭,乾照光电聚飞光电雪莱特等小市值LED公司有望发挥“船小好掉头”优势,向新技术转型。

  除LED照明领域外,接受采访的业内人士均看好硅基氮化镓在集成电路(IC)领域的广泛应用。某LED上市公司研发人员表示,虽然公司暂未涉及硅基发光领域的研究,但非常看好硅基氮化镓与IC制程的结合,这可能将使得计算机CPU实现光子传输。某业内致力于该领域的人士则表示硅基氮化镓在硅光子、传感器、功率器件、RF射频等领域都具有广泛的应用需求。

  “硅衬底技术如获国家大奖,从侧面说明其技术上已经达到国际一流水平,但能否在产业上实现格局重构,还需看其成本优势有多大,因为这个产业已经很市场化,除了国家政策扶持外,资本力量的推动也非常重要。如果该技术获得包括风投、A股市场资本的持续追捧,则有望闯出新天地。这还需要时间观察。”上文接近国务院高层专家如此表示。

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