從用火作為照明光源，到愛迪生發(fā)明白熾燈，再到以LED為核心器件的半導(dǎo)體照明走進(jìn)千家萬(wàn)戶，照明技術(shù)的發(fā)展史就是人類文明進(jìn)步史的縮影。

LED半導(dǎo)體照明光源具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保的顯著特點(diǎn)，是全球頗具發(fā)展前景的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，也是全球高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵領(lǐng)域。

1月10日，2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)揭曉，“高光效長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體照明關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化”獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目歷時(shí)十余年聯(lián)合技術(shù)創(chuàng)新，形成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高光效、長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體照明成套技術(shù)，關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)國(guó)際領(lǐng)先。項(xiàng)目成果實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣，在北京奧運(yùn)會(huì)、“十城萬(wàn)盞”示范工程等重大工程實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用。

照明產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí) 照明產(chǎn)品更新?lián)Q代

本世紀(jì)初，全球紛紛圍繞LED研制制定發(fā)展計(jì)劃。我國(guó)在2003年提出發(fā)展半導(dǎo)體照明計(jì)劃，科技部等六部委啟動(dòng)“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”;2006年，半導(dǎo)體照明列入“國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要”;2013年，國(guó)務(wù)院發(fā)布“發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見”，大力推動(dòng)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化。

隨著淘汰白熾燈計(jì)劃實(shí)施，LED通用照明市場(chǎng)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，但半導(dǎo)體照明產(chǎn)品面臨電光轉(zhuǎn)化效率低、長(zhǎng)期工作可靠性差、標(biāo)準(zhǔn)缺失等難題。項(xiàng)目主要完成人、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員李晉閩表示，該項(xiàng)目在國(guó)家科技計(jì)劃的持續(xù)支持下，歷時(shí)十余年聯(lián)合技術(shù)創(chuàng)新，率先突破了全鏈條自主可控的半導(dǎo)體照明關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)LED芯片大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。項(xiàng)目成果在北京奧運(yùn)會(huì)、“十城萬(wàn)盞”節(jié)能改造、索契冬奧會(huì)、俄羅斯世界杯等多場(chǎng)景開展示范應(yīng)用，通過半導(dǎo)體照明產(chǎn)品大規(guī)模推廣，為全球可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

自主研制半導(dǎo)體照明芯片，有助于半導(dǎo)體照明終端產(chǎn)品大幅降價(jià)和大規(guī)模推廣應(yīng)用，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益與節(jié)能減排效果非常顯著。

“十幾年前，一個(gè)照明光源一百多塊錢，現(xiàn)在已經(jīng)降到一元。從效率來(lái)說，LED光源電光轉(zhuǎn)換效率是熒光燈的5倍，白熾燈的20倍。”李晉閩說，目前，我國(guó)已有近50%的傳統(tǒng)光源被LED產(chǎn)品所取代，每年累計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)電約2800億度，相當(dāng)于3個(gè)三峽水利工程的發(fā)電量，超過澳大利亞全年用電量。

LED芯片是半導(dǎo)體照明“金字塔的塔尖”，下游封裝、模組、應(yīng)用等鏈條因?yàn)樾酒a(chǎn)業(yè)化打開了想象空間，形成了外延芯片與國(guó)際并跑、應(yīng)用產(chǎn)品領(lǐng)跑的產(chǎn)業(yè)新格局，我國(guó)半導(dǎo)體照明成為具有重要國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高科技領(lǐng)域。

產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新 加速科研成果產(chǎn)業(yè)化

作為項(xiàng)目第一完成單位，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所秉持開放做研發(fā)的理念，圍繞半導(dǎo)體照明主流關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)界聯(lián)合創(chuàng)新。

“基礎(chǔ)研究和工程化、產(chǎn)業(yè)化是一個(gè)鏈條。”李晉閩介紹說，項(xiàng)目技術(shù)推廣依托半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，通過科研單位與行業(yè)龍頭企業(yè)之間密切結(jié)合，探索了從基礎(chǔ)研究、共性關(guān)鍵技術(shù)突破到產(chǎn)業(yè)化技術(shù)推廣的路徑，實(shí)現(xiàn)了高效 LED 材料、芯片、封裝全鏈條技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推廣與半導(dǎo)體照明核心器件國(guó)產(chǎn)化。

據(jù)悉，激光誘導(dǎo)光提取技術(shù)等多項(xiàng)外延芯片技術(shù)率先在三安光電股份有限公司進(jìn)行推廣與量產(chǎn)，通過半導(dǎo)體所的技術(shù)輻射，打通產(chǎn)業(yè)和科研之間的壁壘，不僅降低了產(chǎn)品成本，提升良品率，還加速形成規(guī)模化生產(chǎn)。

“產(chǎn)學(xué)研深度結(jié)合，LED是很好的案例，獲獎(jiǎng)項(xiàng)目是產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界合作的成果。”項(xiàng)目主要完成人，三安光電副董事長(zhǎng)、總經(jīng)理林科闖說，此項(xiàng)目是整個(gè)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)攻關(guān)突破，所覆蓋的面大且深，上中下游企業(yè)、政府、科研機(jī)構(gòu)等協(xié)同創(chuàng)新合作是必要的，也非常重要。

據(jù)悉，三安光電在超高亮度LED 外延材料結(jié)構(gòu)、 p-GaN 的摻雜技術(shù)、芯片臺(tái)面圖形和電極圖案、芯片的制作工藝、芯片與基底的連接等方面形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。在電極制備、臺(tái)面刻蝕、襯底減薄及激光劃片工藝技術(shù)上都已建立了高效低成本的成熟工藝路線。上述研發(fā)平臺(tái)、硬件基礎(chǔ)及專有技術(shù)為項(xiàng)目的創(chuàng)新做出了貢獻(xiàn)。

林科闖表示，為適應(yīng)半導(dǎo)體照明應(yīng)用領(lǐng)域多樣化發(fā)展，三安光電也將繼續(xù)聯(lián)合中科院等科研機(jī)構(gòu)，向高端、新興半導(dǎo)體照明領(lǐng)域加快拓展。

基于照明超越照明 光的應(yīng)用超乎想象

隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，除在照明方面的應(yīng)用，新技術(shù)與新業(yè)態(tài)也層出不窮。

李晉閩舉例說，采用深紫外LED替代傳統(tǒng)汞燈，在消毒殺菌的應(yīng)用類似于白光LED替代傳統(tǒng)光源在照明領(lǐng)域的應(yīng)用，將形成一個(gè)巨大的新興產(chǎn)業(yè)。深紫外LED可廣泛應(yīng)用于水凈化、空氣凈化、生物探測(cè)、醫(yī)療等民用領(lǐng)域。

李晉閩認(rèn)為，半導(dǎo)體照明具有較強(qiáng)的延展性，能衍生出更大的發(fā)展空間，帶動(dòng)更多領(lǐng)域做大產(chǎn)業(yè)規(guī)模。展望未來(lái)，半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)正在從最初的技術(shù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用驅(qū)動(dòng)，按需照明、智慧照明、超越照明將是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)。半導(dǎo)體照明將在健康照明、智慧照明以及農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、通訊等超越照明的技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更為廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)前，LED半導(dǎo)體照明企業(yè)把握自身在產(chǎn)業(yè)鏈中的固有優(yōu)勢(shì)，積極擁抱物聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、5G應(yīng)用等新技術(shù)，朝著產(chǎn)業(yè)再定位、再出發(fā)、再發(fā)展邁進(jìn)。

據(jù)林科闖介紹，三安光電重點(diǎn)關(guān)注高端氮化鎵LED外延芯片、高端砷化鎵LED外延芯片、Mini/Micro LED芯片、車用LED照明等領(lǐng)域。他認(rèn)為，5G將推動(dòng)8K顯示發(fā)展, 而8K將帶動(dòng)MiniLED/MicroLED發(fā)展?？梢姽夂筒豢梢姽獾膽?yīng)用場(chǎng)景超乎想象，與顯示、智慧城市、環(huán)境監(jiān)控、健康、智能農(nóng)業(yè)等等的結(jié)合，將帶動(dòng)下一波照明產(chǎn)業(yè)升級(jí)。(凌紀(jì)偉)