三安光电 | 产学研深度对接 提升LED芯片自研水平加速产业化应用

1/13/2020 近日，三安光电荣获“国家科学技术进步奖一等奖”


从用火作为照明光源，到爱迪生发明白炽灯，再到以LED为核心器件的半导体照明走进千家万户，照明技术的发展史就是人类文明进步史的缩影。

LED半导体照明光源具有高效节能、绿色环保的显著特点，是全球颇具发展前景的高技术产业之一，也是全球高技术竞争的关键领域。
　　
1月10日，2019年度国家科学技术奖揭晓，“高光效长寿命半导体照明关键技术与产业化”获国家科技进步奖一等奖。该项目历时十余年联合技术创新，形成具有我国自主知识产权的高光效、长寿命半导体照明成套技术，关键指标达国际领先。项目成果实现大规模产业化推广，在北京奥运会、“十城万盏”示范工程等重大工程实现示范应用。

照明产业转型升级 照明产品更新换代

本世纪初，全球纷纷围绕LED研制制定发展计划。我国在2003年提出发展半导体照明计划，科技部等六部委启动“国家半导体照明工程”；2006年，半导体照明列入“国家中长期科学技术发展规划纲要”；2013年，国务院发布“发展节能环保产业的意见”，大力推动半导体照明产业化。

随着淘汰白炽灯计划实施，LED通用照明市场呈现爆发式增长，但半导体照明产品面临电光转化效率低、长期工作可靠性差、标准缺失等难题。项目主要完成人、中国科学院半导体研究所研究员李晋闽表示，该项目在国家科技计划的持续支持下，历时十余年联合技术创新，率先突破了全链条自主可控的半导体照明关键技术,实现LED芯片大规模产业化。项目成果在北京奥运会、“十城万盏”节能改造、索契冬奥会、俄罗斯世界杯等多场景开展示范应用，通过半导体照明产品大规模推广，为全球可持续发展做出贡献。

自主研制半导体照明芯片，有助于半导体照明终端产品大幅降价和大规模推广应用，带来的经济效益与节能减排效果非常显著。

“十几年前，一个照明光源一百多块钱，现在已经降到一元。从效率来说，LED光源电光转换效率是荧光灯的5倍，白炽灯的20倍。”李晋闽说，目前，我国已有近50%的传统光源被LED产品所取代，每年累计实现节电约2800亿度，相当于3个三峡水利工程的发电量，超过澳大利亚全年用电量。

LED芯片是半导体照明“金字塔的塔尖”，下游封装、模组、应用等链条因为芯片产业化打开了想象空间，形成了外延芯片与国际并跑、应用产品领跑的产业新格局，我国半导体照明成为具有重要国际竞争力的高科技领域。

产学研联合创新 加速科研成果产业化

作为项目第一完成单位，中国科学院半导体研究所秉持开放做研发的理念，围绕半导体照明主流关键技术和产业界联合创新。

“基础研究和工程化、产业化是一个链条。”李晋闽介绍说，项目技术推广依托半导体照明联合创新国家重点实验室平台，通过科研单位与行业龙头企业之间密切结合，探索了从基础研究、共性关键技术突破到产业化技术推广的路径，实现了高效 LED 材料、芯片、封装全链条技术产业化推广与半导体照明核心器件国产化。

据悉，激光诱导光提取技术等多项外延芯片技术率先在三安光电股份有限公司进行推广与量产，通过半导体所的技术辐射，打通产业和科研之间的壁垒，不仅降低了产品成本，提升良品率，还加速形成规模化生产。

“产学研深度结合，LED是很好的案例，获奖项目是产业界和学术界合作的成果。”项目主要完成人，三安光电副董事长、总经理林科闯说，此项目是整个半导体照明产业链的技术攻关突破，所覆盖的面大且深，上中下游企业、政府、科研机构等协同创新合作是必要的，也非常重要。

据悉，三安光电在超高亮度LED 外延材料结构、 p-GaN 的掺杂技术、芯片台面图形和电极图案、芯片的制作工艺、芯片与基底的连接等方面形成了具有自主知识产权的技术。在电极制备、台面刻蚀、衬底减薄及激光划片工艺技术上都已建立了高效低成本的成熟工艺路线。上述研发平台、硬件基础及专有技术为项目的创新做出了贡献。

林科闯表示，为适应半导体照明应用领域多样化发展，三安光电也将继续联合中科院等科研机构，向高端、新兴半导体照明领域加快拓展。

基于照明超越照明 光的应用超乎想象

随着半导体照明技术与产业的发展，除在照明方面的应用，新技术与新业态也层出不穷。

李晋闽举例说，采用深紫外LED替代传统汞灯，在消毒杀菌的应用类似于白光LED替代传统光源在照明领域的应用，将形成一个巨大的新兴产业。深紫外LED可广泛应用于水净化、空气净化、生物探测、医疗等民用领域。

李晋闽认为，半导体照明具有较强的延展性，能衍生出更大的发展空间，带动更多领域做大产业规模。展望未来，半导体照明产业正在从最初的技术驱动转变为应用驱动，按需照明、智慧照明、超越照明将是半导体照明产业未来发展的重要趋势。半导体照明将在健康照明、智慧照明以及农业、医疗、通讯等超越照明的技术领域实现更为广泛的应用。

当前，LED半导体照明企业把握自身在产业链中的固有优势，积极拥抱物联网、“互联网+”、5G应用等新技术，朝着产业再定位、再出发、再发展迈进。

据林科闯介绍，三安光电重点关注高端氮化镓LED外延芯片、高端砷化镓LED外延芯片、Mini/Micro LED芯片、车用LED照明等领域。他认为，5G将推动8K显示发展, 而8K将带动MiniLED/MicroLED发展。可见光和不可见光的应用场景超乎想象，与显示、智慧城市、环境监控、健康、智能农业等等的结合，将带动下一波照明产业升级。

文字来源：由科技部官网刊登新华网文稿
图片来源：新华网