南昌硅衬底LED项目喜获国家技术发明一等奖的消息轰动全国、引世界瞩目。那么，硅衬底LED项目是什么?为什么能获得如此高的荣誉?将给中国乃至世界经济社会发展带来哪些影响?带着这些疑问，笔者走进晶能光电(江西)有限公司进行了一番探寻。
背景
LED照明
比普通白炽灯节能90%
说到硅衬底LED技术，市民或许会觉得概念太高深而难以理解，但是看到LED汽车前大灯、LED手机闪光灯、LED强光手电这些日常生活用品，就能有个直观感受，硅衬底LED技术就是让这些照明产品发光的技术。
LED作为第四代照明光源，具有高效、使用寿命长、节能、环保等优点，走进了千家万户，在全球的渗透率越来越高。因而节能环保的LED照明产业，也成为国内外重点发展的战略性新兴产业。
“对普通老百姓而言，使用LED新型照明光源，其照明度比普通日光灯高1倍，发光效率比普通白炽灯节能90%。”晶能光电联合创始人、南昌大学副校长江风益教授介绍说，LED照明具有重大节能减排价值。
专利壁垒
限制国内LED产业发展
目前，全球LED产业规模呈快速增长之势，据预测，到2020年全球LED照明市场将达到1000亿美元，已形成美国、欧洲、亚洲三足鼎立的产业分布与市场竞争格局，其中亚洲以日本、韩国、中国为主。
国际上现有三条LED照明技术路线，分别是蓝宝石衬底、碳化硅衬底和硅衬底氮化镓基LED技术(以下简称硅衬底LED技术)路线。目前，第一条蓝宝石LED技术路线是产业界采用的主流技术路线，第二条碳化硅LED技术路线属“贵族”路线。这两条技术路线的核心发明专利分别被日、美等国垄断，对我国LED产业发展形成专利壁垒。
我国LED照明产业起步较晚，但是发展迅猛。目前全球70%的LED照明产品在中国生产制造，我国LED生产企业数量在2万家以上，然而销量却未与之形成正比。
“2010年以后，国内开始发展LED产业，市场主流是引进蓝宝石衬底技术的方式，但是国外专利体系完备，形成了专利封锁线，国内产品很难往外面卖，国外产品在国内利润又很高。”晶能光电(江西)有限公司外研中心副总裁付羿博士说。
突围
瞄准硅衬底LED技术寻求突破
虽然我国是LED制造大国，并已进入LED产业的繁荣时期，但繁荣背后却是多数企业和资本的低效率。归结原因，主要是我国90%以上的LED生产企业均在跟踪模仿国外的技术，大部分企业缺少核心专利技术及品牌，同质化严重，通过拼价格、拼规模、拼投资，在中低端照明市场挣扎。
一边是日本的蓝宝石衬底，一边是美国的碳化硅衬底，市场布满了LED巨头精心埋下的专利地雷，如何在重重夹击和垄断中突出重围另辟新径?江风益教授的研发团队从2003年开始，就瞄准了硅衬底LED技术。
据了解，硅作为一种衬底材料，与蓝宝石和碳化硅相比，具有低成本、大尺寸、高质量、能导电等优点，被认为是业界梦寐以求的生长氮化镓蓝光LED的衬底材料。采用硅衬底技术的LED芯片散热好，产品抗静电性能好、寿命长，可承受的电流密度高，适用于大功率LED照明，且由于硅芯片的单面出光，光指向性好、光品质好的特点，使其在LED手机闪光灯、汽车照明、高端室内照明等对光品质及方向性要求更高的领域极具优势。
“南昌创造的硅衬底LED技术诞生，相当于在全球范围发明了一种新的光源，改变了全球LED产业格局，使得中国拥有了国际上第三条LED照明技术路线。”江风益教授告诉记者，硅衬底LED技术使我国这一产业从根本上避开了与蓝宝石衬底、碳化硅衬底两条技术路线发生专利纠纷。
攻克世界难题点亮“中国芯”
“我们开始做的时候，美国IBM公司30年前就做了，IBM是一个世界性的公司，他们有的是人力物力财力去做这件事，但没有做成，放弃了。在这种情况下，我们把这个技术捡过来，继续做。”江风益教授说。
在硅上制备高光效GaN基LED一直是学术界梦寐以求的目标。然而由于硅和GaN巨大的晶格失配和热失配导致的外延膜龟裂、晶体质量差，以及衬底不透明导致的出光效率低等问题长期未能解决，致使业界普遍认为，在硅上制备高光效GaN基LED是不可能的事，硅衬底GaN基LED路线几乎被判“死刑”。
经过数千次实验，南昌硅衬底LED项目技术研发团队终于在国际上率先攻克了这一世界难题。同时，在晶能光电每年8000万元以上研发经费的推动下，所生产的硅衬底LED产品各项指标在同类研究中均处于国际领先水平，并与前两条技术路线持平。目前，晶能光电围绕硅衬底LED技术已经申请或拥有国际国内专利330多项，已授权专利147项，其中国际专利47项。
“当时国内外几十家在做，我们比较幸运，从跟踪到跨越，很快就突破了里面的关键技术，突破了人家30多年没有解决的问题。”江风益教授说。从2003年开始，经过一年多技术攻关，硅衬底LED取得突破性进展，开发了硅衬底氮化镓基LED材料与器件技术;2005年实验室出产品，点亮中国“芯”，打破日美垄断，形成全球LED技术三足鼎立局面。