對(duì)于西藏日喀則地區(qū)6個(gè)縣42個(gè)村莊的很多村民來(lái)說(shuō)，今年元旦與以往不同――8個(gè)月前這里裝上的太陽(yáng)能LED（發(fā)光二極管）路燈，為雪域高原節(jié)日的夜晚增添了光明。

大家還清晰記得，當(dāng)這些少數(shù)民族無(wú)電村通電后，村民們高興得夜晚在路燈下久久不愿離去……

平均海拔4500米以上、最高達(dá)6000米；凍土層1米；最大日溫差±32℃，零下30℃仍要正常工作，紫外線超強(qiáng)……高海拔、高溫差氣候?qū)ED材料結(jié)構(gòu)、封裝技術(shù)、光色質(zhì)量與驅(qū)動(dòng)控制電源等都提出了極高要求。

如今，大半年過(guò)去，路燈亮燈率達(dá)100%。863計(jì)劃“半導(dǎo)體照明工程”重大項(xiàng)目科研成果首次在西藏地區(qū)的示范應(yīng)用，不僅交出了滿意的答卷，同時(shí)也創(chuàng)造了世界上在海拔4500米以上地區(qū)集中安裝數(shù)百套太陽(yáng)能LED路燈的紀(jì)錄。

LED，照亮漫漫天路，也照亮了中國(guó)。

8年時(shí)光荏苒，我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，逐步發(fā)展壯大。目前制約產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)陸續(xù)取得突破，產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新能力快速提高，一條從上游外延芯片到中游器件封裝，再到下游集成應(yīng)用的較為完整的技術(shù)創(chuàng)新鏈和具備較強(qiáng)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。

搶占先機(jī)，圍繞產(chǎn)業(yè)需求部署研發(fā)

如今用于白光照明的LED器件是基于半導(dǎo)體氮化物材料制備的。這種LED器件的概念在上世紀(jì)60年代提出，但由于制備技術(shù)上的限制，一直發(fā)展緩慢，當(dāng)時(shí)誰(shuí)也沒(méi)想到這種半導(dǎo)體材料可以用來(lái)照明。

“直到上世紀(jì)90年代初期，在日本科學(xué)家突破了低溫緩沖層和P型摻雜兩大難題后，可用于照明應(yīng)用的氮化物藍(lán)光LED才真正被制造出來(lái)，隨后氮化物材料引發(fā)了國(guó)際上的研究熱潮，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用也隨之進(jìn)入了快速發(fā)展階段?！敝锌圃喊雽?dǎo)體研究所所長(zhǎng)李晉閩介紹說(shuō)。

作為白熾燈、熒光燈之后的新型照明技術(shù)，LED具有其他傳統(tǒng)照明光源不可比擬的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，它具有耗電量少、壽命長(zhǎng)、無(wú)汞污染、色彩豐富、可調(diào)控性強(qiáng)等特點(diǎn)，呈現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力和極快的發(fā)展速度，被稱為照明光源及光產(chǎn)業(yè)的一次革命。半導(dǎo)體照明也被普遍認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家近10年來(lái)紛紛立足國(guó)家戰(zhàn)略推動(dòng)半導(dǎo)體照明技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

但在8年前，中國(guó)半導(dǎo)體照明上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展幾乎是一片空白，下游應(yīng)用剛剛起步，功率芯片全部依賴進(jìn)口，企業(yè)規(guī)模小、缺乏產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)銷售收入不足百億元。

為搶占新興產(chǎn)業(yè)的先機(jī)，提高新一代半導(dǎo)體材料與技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，從“十五”開(kāi)始，科技部率先支持半導(dǎo)體照明技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2003年，科技部、原信產(chǎn)部、中科院、教育部、原建設(shè)部、輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)等聯(lián)合成立了國(guó)家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，并緊急啟動(dòng)“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”，通過(guò)科技攻關(guān)計(jì)劃等項(xiàng)目部署，以近期解決特殊照明市場(chǎng)急需的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，中遠(yuǎn)期培育白光普通照明產(chǎn)業(yè)為目標(biāo)，以應(yīng)用促發(fā)展，推動(dòng)形成有核心競(jìng)爭(zhēng)力的中國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)。

談到技術(shù)研發(fā)，李晉閩有著更深的理解：“我們發(fā)展科技，過(guò)去大多走的是從前期自由探索到基礎(chǔ)研究再到應(yīng)用研究，最后到工程化工業(yè)化的路徑?！钡诶顣x閩看來(lái)，這對(duì)半導(dǎo)體照明領(lǐng)域而言并非完全適用?！安粌H僅是技術(shù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，事實(shí)上，市場(chǎng)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的迫切需求，強(qiáng)有力地驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體照明技術(shù)不斷進(jìn)步?！?/P>

他多次用“日新月異”來(lái)形容半導(dǎo)體照明技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)?！霸谶@個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，更新變化的周期是3個(gè)月甚至1個(gè)月，每個(gè)月都有新的東西出現(xiàn)，既有新的技術(shù)、新的研發(fā)成果，也有新的產(chǎn)品、新的應(yīng)用?！比藗儾粩嘧非蟾叩墓庑А⒏孢m的照明體驗(yàn)，這種消費(fèi)需求和國(guó)際同行在技術(shù)研發(fā)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，讓包括李晉閩在內(nèi)的科研人員感受到前所未有的挑戰(zhàn)。

因此，在國(guó)家科技計(jì)劃設(shè)計(jì)之初，就充分考慮了產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的需求，以突破部分核心關(guān)鍵技術(shù)，促進(jìn)上下游實(shí)質(zhì)性合作為目標(biāo)，按照產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)部署技術(shù)創(chuàng)新的各個(gè)環(huán)節(jié)。“當(dāng)時(shí)科研項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和組織都經(jīng)過(guò)了深入企業(yè)充分調(diào)研，項(xiàng)目設(shè)計(jì)與產(chǎn)業(yè)迫切需求緊密結(jié)合，非常貼合企業(yè)發(fā)展的方向，更是面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主戰(zhàn)場(chǎng)。”國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)吳玲回憶。

2006年8月，科技部在“十五”國(guó)家半導(dǎo)體照明工程實(shí)施的基礎(chǔ)上，根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》的部署和“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃，在“十一五”國(guó)家863計(jì)劃新材料領(lǐng)域中設(shè)立“半導(dǎo)體照明工程”重大項(xiàng)目，目標(biāo)是通過(guò)自主創(chuàng)新，突破白光照明部分核心專利，解決半導(dǎo)體照明市場(chǎng)急需的產(chǎn)業(yè)化共性關(guān)鍵技術(shù)，完善半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈。

與此同時(shí)，科技部推動(dòng)構(gòu)建的國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的行業(yè)凝聚力和影響力逐步擴(kuò)大。2009年，為形成緊密的技術(shù)創(chuàng)新鏈，在聯(lián)盟常務(wù)理事單位的基礎(chǔ)上，在科技部政策法規(guī)司指導(dǎo)下組建了半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟?！?/P>

重點(diǎn)攻關(guān)，技術(shù)水平基本與國(guó)際同步

在科技攻關(guān)計(jì)劃、863計(jì)劃、科技支撐計(jì)劃等國(guó)家科技計(jì)劃和相關(guān)部門(mén)政策的支持下，我國(guó)半導(dǎo)體照明技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展步入快行線，已成為全球發(fā)展最快的區(qū)域之一。

“目前，我國(guó)半導(dǎo)體照明技術(shù)基本實(shí)現(xiàn)與國(guó)際同步發(fā)展，示范應(yīng)用處于國(guó)際先進(jìn)水平?！崩顣x閩評(píng)價(jià)我國(guó)的研發(fā)水平認(rèn)為，在基礎(chǔ)研究方面，我國(guó)研發(fā)水平和方向與國(guó)際基本保持同步，甚至某些方面超前；在成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化方面，我國(guó)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)取得突破，基本與國(guó)際同步。

李晉閩做此判斷的依據(jù)是，“十一五”期間，在863計(jì)劃的支持下，我國(guó)產(chǎn)業(yè)化大功率LED芯片光效超過(guò)100流明/瓦，與國(guó)際產(chǎn)業(yè)主流產(chǎn)品水平同步。

此外，在經(jīng)歷了買(mǎi)芯片、買(mǎi)外延片的道路之后，我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)外延片和芯片，國(guó)產(chǎn)芯片進(jìn)口替代比例逐年上升，2011年達(dá)68%，半導(dǎo)體照明整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到1500多億元。

據(jù)中科院半導(dǎo)體照明研發(fā)中心副主任王軍喜介紹，我國(guó)還在硅襯底LED芯片產(chǎn)業(yè)化、紫外短波長(zhǎng)LED、MOCVD重大裝備、功率型白光LED封裝水平等方面取得突破。如在國(guó)際上首次推出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硅襯底LED芯片，光效超過(guò)90流明/瓦，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；我國(guó)深紫外LED器件的研發(fā)處于國(guó)際領(lǐng)先水平；功率型白光[!--empirenews.page--]LED封裝光效達(dá)到130流明/瓦，接近國(guó)際先進(jìn)水平。

我國(guó)在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域申請(qǐng)的專利數(shù)量近年上升很快，與國(guó)際基本同步。2010年，我國(guó)LED相關(guān)專利申請(qǐng)超過(guò)30000項(xiàng)，約占全球LED專利申請(qǐng)數(shù)量的三成，2001―2009年平均增長(zhǎng)率33%，明顯高于全球平均水平；而且下游應(yīng)用專利申請(qǐng)優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用方面專利超過(guò)總數(shù)的70%，其中道路等功能性照明應(yīng)用領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

搭建平臺(tái)，提升行業(yè)共性技術(shù)水平

車輛行駛在北京海淀區(qū)林大北路上，一不留神，很容易就會(huì)錯(cuò)過(guò)湮沒(méi)在一片住宅小區(qū)里的中科院半導(dǎo)體研究所。進(jìn)入大門(mén)，一路往南走到盡頭，會(huì)看到一幢三層實(shí)驗(yàn)樓。代表著業(yè)內(nèi)最高水準(zhǔn)的研發(fā)平臺(tái)――中科院半導(dǎo)體照明研發(fā)中心就藏身于此。

研發(fā)中心的實(shí)驗(yàn)室對(duì)潔凈度有著極高的要求。除了露出一雙眼睛，記者全身從頭到腳全副武裝，經(jīng)過(guò)風(fēng)淋室才得以步入，一探究竟。

在研發(fā)人員的帶領(lǐng)下，記者看到了從外延材料制備到芯片研發(fā)和切割，再到燈具封裝、性能測(cè)試分析一條完整的工藝線，大致了解了從原始材料制備到最后生產(chǎn)出半導(dǎo)體照明產(chǎn)品的全過(guò)程。

“我們的研發(fā)工作涉及半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)上中下游各個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)室擁有從襯底材料、MOCVD外延、裝備制造、芯片開(kāi)發(fā)、高效大功率封裝到測(cè)試分析較完整的工藝線。打造產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)是我們努力的方向。”王軍喜說(shuō)。

在該中心硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上，廣受各界關(guān)注的半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的籌建工作也在緊鑼密鼓地進(jìn)行。該國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室由半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟牽頭，國(guó)內(nèi)外5家研究機(jī)構(gòu)共同發(fā)起，22家企業(yè)參與。

去年8月，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)施方案通過(guò)論證，在進(jìn)行了數(shù)月調(diào)研，廣泛了解企業(yè)需求后，凝練出4個(gè)方向的研究課題，并立馬著手實(shí)施。盡管還在籌建階段，但相關(guān)科研工作已經(jīng)在2011年10月正式啟動(dòng)。

對(duì)于凝練出的4個(gè)研究方向，國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常務(wù)副秘書(shū)長(zhǎng)阮軍逐一進(jìn)行了介紹，統(tǒng)一半導(dǎo)體照明產(chǎn)品規(guī)格接口，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品具備互換性；研究半導(dǎo)體照明產(chǎn)品可靠性測(cè)試方法，科學(xué)評(píng)價(jià)半導(dǎo)體照明產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)；對(duì)半導(dǎo)體照明產(chǎn)品封裝工藝進(jìn)行研究，解決照明舒適安全問(wèn)題；開(kāi)展前瞻性研究，對(duì)代表未來(lái)發(fā)展方向的三維封裝、立體封裝進(jìn)行研究，以降低產(chǎn)品成本。

“這些課題也代表了半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)目前所急需突破的共性技術(shù)?！崩顣x閩說(shuō)。目前，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)工作進(jìn)展速度比預(yù)想的還要快，對(duì)于未來(lái)的發(fā)展，李晉閩顯得非常樂(lè)觀。“目前研究剛剛開(kāi)始，半年以后，也就是今年五六月，相信企業(yè)將能切實(shí)感受到實(shí)驗(yàn)室對(duì)推動(dòng)行業(yè)共性技術(shù)進(jìn)步所起到的效果，希望你們能繼續(xù)跟蹤?！?/P>

雖然通過(guò)“十一五”期間的快速發(fā)展，半導(dǎo)體照明技術(shù)取得了重大進(jìn)展，但面對(duì)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，挑戰(zhàn)依然嚴(yán)峻。據(jù)悉，“十二五”期間，科技部將通過(guò)系統(tǒng)布局，建設(shè)共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，集中資源，計(jì)劃到2015年，實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)到產(chǎn)業(yè)化示范全創(chuàng)新鏈的重點(diǎn)技術(shù)突破。

上至大飛機(jī)，下至汽車光測(cè)距，遠(yuǎn)至南極科考，近至醫(yī)療美容、植物照明……“半導(dǎo)體照明技術(shù)的出現(xiàn)，不僅使百年傳統(tǒng)照明工業(yè)迎來(lái)了電子化大規(guī)模的數(shù)字技術(shù)時(shí)代，而且應(yīng)用涉及到信息、交通、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，其數(shù)字化的特性是即將到來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的技術(shù)支撐之一。”阮軍說(shuō)。

在國(guó)家研發(fā)投入的持續(xù)支持和政府的規(guī)范引導(dǎo)下，在技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)需求雙重推動(dòng)下，中國(guó)的半導(dǎo)體照明技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正在與時(shí)間賽跑！