中國半導(dǎo)體照明的歷史、現(xiàn)狀和未來
當(dāng)前,全球正在步入科技發(fā)展,取得革命性突破和產(chǎn)業(yè)變革的重要時期,以節(jié)能減排和保護環(huán)境為主要標(biāo)志的綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展,已經(jīng)成為二十一世紀(jì)的主流,處在不同發(fā)展階段的發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家都在積極應(yīng)對,特別是當(dāng)前全球經(jīng)濟面臨下行壓力,各國政府都在尋求經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的深度調(diào)整,在尋找相應(yīng)的突破口。半導(dǎo)體照明就是全球節(jié)能環(huán)保發(fā)展低碳經(jīng)濟的一個成功突破口,也是在中國節(jié)能減排方面的成功突破口。
科技部副部長曹健林
科技部分管科技方面的曹健林副部長對中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)有著深入研究,在CHINASSL2012半導(dǎo)體照明市場高峰論壇上曹健林副部長對中國半導(dǎo)體照明的歷史、現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展進(jìn)行了深度剖析。他表示,隨著技術(shù)進(jìn)步的推動和市場需求的拉動,半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)經(jīng)過本世紀(jì)十余年的發(fā)展將要進(jìn)入新一輪增長期,正在朝著更高光效,更低成本,更高可靠性和更廣泛的應(yīng)用方向發(fā)展。因為半導(dǎo)體照明是高新技術(shù),戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),具有巨大的發(fā)展空間和應(yīng)用空間,而且半導(dǎo)體照明績效顯著,易于推廣,惠及全民,順應(yīng)社會發(fā)展的需要。到2015年,每年可節(jié)電1000億度,中國產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到5000億元。
中國半導(dǎo)體照明的歷史
1962年,Nick Holonyak Jr.——美國伊利諾伊大學(xué)校友、美國通用電氣公司的一名普通研究人員,研究出了世界上第一顆紅光LED,開啟了LED的歷史。
1969年,國內(nèi)首支GaAsP紅光LED在長春物理所誕生。
1987年,AlGaInP “高亮度紅、橙、黃光LED” 研發(fā)863立項
1997年,AlGaInP 紅橙光:“LED外延材料”863產(chǎn)業(yè)化重大專項立項
1999年,在自然科學(xué)基金等的支持下,中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、北京大學(xué)等率先開展氮化物材料的研究。
2003年,科技部成立國家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組,緊急啟動半導(dǎo)體照明科技攻關(guān)項目,開啟我國的半導(dǎo)體照明新紀(jì)元,白光LED流明效率僅有20-30lm/w,藍(lán)光LED芯片實現(xiàn)國產(chǎn)化。產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到90億元。
2004年, 科技部支持成立國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CSA)。
2006年,科技部啟動863:“半導(dǎo)體照明工程”重大項目白光LED流明效率超過60lm/w。
2008年,北京奧運進(jìn)行示范應(yīng)用,水立方首次實現(xiàn)了世界最大規(guī)模的全彩色可變場景LED景觀照明,節(jié)電70%。中國開始LED功能性照明應(yīng)用。
2009年,科技部啟動:十城萬盞“,開展半導(dǎo)體照明應(yīng)用示范,國慶60周年,天安門廣場顯示屏,實現(xiàn)從芯片到系統(tǒng)的國產(chǎn)化,產(chǎn)值首次超過1000億元。
2010年,白光LED研發(fā)達(dá)到130 lm/w,產(chǎn)業(yè)化110lm/w。白光OLED 40 lm/w.申請發(fā)明專利753項,授權(quán)177項,培養(yǎng)研究生950人。芯片國產(chǎn)化率達(dá)到50%。世博會實現(xiàn)LED最大規(guī)模應(yīng)用。
2011年,啟動“十二五”863高效半導(dǎo)體照明重大項目半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國家重點實驗室籌建通過論證。人民大會堂主席臺,150wLED燈替代1000W鹵素?zé)簦斩忍岣?0%,能耗降低了70%。產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到1560億元。
2012年,有18家以LED為主營業(yè)務(wù)上市公司,財政部、發(fā)改委、科技部聯(lián)合啟動半導(dǎo)體照明產(chǎn)品財政補貼推廣項目,李克強副總理考察半導(dǎo)體照明聯(lián)盟和聯(lián)合創(chuàng)新國家重點實驗室。
中國半導(dǎo)體照明的現(xiàn)狀
中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈完整,產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模。截止2011年底,國內(nèi)LED芯片企業(yè)超過60家,亞洲地區(qū)MOCVD保有量超過2000臺,中國大陸MOCVD保有量超過900臺,第一臺48寸2英寸生產(chǎn)型MOVCD樣機出現(xiàn)。國內(nèi)封裝企業(yè)數(shù)量較多,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)向SMD和大功率LED封裝,相關(guān)企業(yè)業(yè)務(wù)向下游延伸趨勢明顯,制造力和出口量居全球首位。國內(nèi)應(yīng)用企業(yè)數(shù)量眾多,但是產(chǎn)品進(jìn)入門檻低,集中度不高,缺乏品牌,功能性照明部分應(yīng)用產(chǎn)品有技術(shù)優(yōu)勢,農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等創(chuàng)新應(yīng)用方興未艾。
科技部啟動“十城萬盞”半導(dǎo)體照明試點工程,目前已經(jīng)批復(fù)37個試點城市,已實施示范工程超過2000項,應(yīng)用LED燈具超過600萬盞,年節(jié)電超過5億度。初步形成了有一定能力的產(chǎn)業(yè)集群,包括廈門、上海、大連、南昌、深圳、揚州和石家莊等14個產(chǎn)業(yè)化基地。珠三角、長三角、環(huán)渤海、閩三角產(chǎn)業(yè)四大區(qū)域,集中了85%以上的半導(dǎo)體照明企業(yè)和產(chǎn)值。
教育和研究機構(gòu)的建設(shè)。國內(nèi)27所大學(xué)開設(shè)與LED相關(guān)的學(xué)科專業(yè),如清華大學(xué)、北京大學(xué)、清華大學(xué)、南昌大學(xué)、山東大學(xué)、中山大學(xué)、廈門大學(xué)、華中科技大學(xué)等。23所研究所設(shè)立與LED有關(guān)的研究機構(gòu),如中科院半導(dǎo)體所,長春光機所、物理所蘇州納米所、上海光機所、福建物構(gòu)所、中電十三所等。國家硅基LED工程技術(shù)研究中心,依托南昌大學(xué),研究重點為硅襯底LED材料生長與芯片制造技術(shù),推動具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。國家半導(dǎo)體照明應(yīng)用系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心,依托于上海半導(dǎo)體照明工程技術(shù)研究中心,解決半導(dǎo)體照明應(yīng)用系統(tǒng)關(guān)鍵共性技術(shù)。
拓展兩岸合作、中外合作。大陸和臺灣出版了一本兩岸產(chǎn)業(yè)發(fā)展年鑒,建設(shè)了兩項示范工程(廣州地鐵站照明改造示范工程和廈門路燈示范工程)。并簽署了三項技術(shù)規(guī)范和四項意向合作書。與肯尼亞合作成立了中肯半導(dǎo)體照明技術(shù)中心,開展太陽能半導(dǎo)體照明系統(tǒng)的職業(yè)培訓(xùn)、展示和產(chǎn)品組裝功能。同期,半導(dǎo)體照明國家重點實驗室與代爾夫特大學(xué)簽署了“半導(dǎo)體照明國際開放創(chuàng)新中心”和“博士及博士后培養(yǎng)”兩個備忘錄。中德在半導(dǎo)體照明進(jìn)行了多方面的合作,包括:檢測與計量,光對生物的影響,半導(dǎo)體照明示范工程聯(lián)合評價,標(biāo)準(zhǔn)與合作對話等。
“中國特色”的半導(dǎo)體照明
中國是高速發(fā)展中的第一人口大國,已打下了牢固的經(jīng)濟、工業(yè)、科技基礎(chǔ),有巨大的潛在、新興、開放的市場。由于我國真處于城市化高速發(fā)展時期,城市人口每年凈增加1000多萬,我國作為建筑業(yè)大國,每年新建建筑20億平方米,相當(dāng)于全世界一半的新建筑在中國,節(jié)能減排意識全社會普及已經(jīng)形成了強大的需求指引。但是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)在中國的發(fā)展存在三個方面的問題:
可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)支撐不夠。上游外延材料、核心器件與國外有差距,應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)需要加強,下一步需要加強的技術(shù):可靠性、光品質(zhì)、合適的壽命、高附加值產(chǎn)品、專利支撐的規(guī)格、接口、模塊化研究等。
企業(yè)小而散,產(chǎn)業(yè)資源不集聚。半導(dǎo)體照明下游應(yīng)用環(huán)節(jié)準(zhǔn)入門檻低,集中度不高,缺乏龍頭品牌企業(yè),產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重,創(chuàng)新應(yīng)用市場需要開拓。
產(chǎn)業(yè)環(huán)境需要進(jìn)一步完善。功能性照明的市場還需要培育,商業(yè)模式需要進(jìn)一步探索,標(biāo)準(zhǔn)檢測認(rèn)證體系建設(shè)工作需要進(jìn)一步加強,產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊,缺乏市場的監(jiān)管。
中國半導(dǎo)體照明的未來
曹健林提出,在此輪經(jīng)濟低迷期,世界各國都將低碳經(jīng)濟作為經(jīng)濟復(fù)蘇的動力引擎,在外部經(jīng)濟環(huán)境不景氣并且中國國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展趨勢也有下滑現(xiàn)象的背景下,中共財政對節(jié)能減排投入‘不降反增“凸顯國家對節(jié)能減排工作的重視,各級政府特別是地方政府會在將來發(fā)揮更加有效的組織作用,為企業(yè)創(chuàng)造更好的發(fā)展機會,同時擴大對外合作,不僅和發(fā)達(dá)國家和金磚五國的合作,也包括和發(fā)展中國家的合作,和周邊國家的合作,完成共同的目標(biāo)“開放、合作、共贏”。
當(dāng)前有人說這個產(chǎn)業(yè)是否過剩 。 曹健林認(rèn)為,我們應(yīng)該培育更好的市場環(huán)境,使優(yōu)勢的企業(yè)能夠更快發(fā)展。所謂“過?!迸c否,最終是由市場決定的。比如說,有人說到中國的光伏產(chǎn)業(yè),認(rèn)為中國的風(fēng)能發(fā)展得太快太多了,但是科技部從來不認(rèn)為光伏發(fā)展太多了,其實造成“過?!钡闹匾蚴怯捎诋a(chǎn)業(yè)技術(shù)和智能電網(wǎng)的技術(shù)還沒有過關(guān),如果我們把儲能和智能電網(wǎng)做好,光伏的發(fā)展?jié)摿€是非常巨大的。
半導(dǎo)體照明是一個全球的機遇,也是全球的挑戰(zhàn),尤其是,半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)具有巨大的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟科技和社會效益,可以說擁有無限創(chuàng)新的潛能,這些創(chuàng)新將改善人民的生活品質(zhì)、創(chuàng)建綠色和可持續(xù)發(fā)展的人類社會,讓我們凝聚共識,以更高的熱情、更積極的作為,共同推動半導(dǎo)體照明的創(chuàng)新發(fā)展,共創(chuàng)光明的未來!(李杰)
責(zé)編:李杰