【科技日报】突破,在产业关键技术点着力.pdf
突破!在产业关键技术点着力 &&&我国半导体照明产业的创新报告 科技日报社!陈!磊!唐!婷 对于西藏日喀则地区 ' 个县 )! 个村庄的很多村民来 说#今年元旦与以往不同)))# 个月前这里装上的太阳能 ? +发光二极管,路灯#为雪域高原节日的夜晚增添了 光明$ 大家还清晰记得#当这些少数民族无电村通电后#村 民们高兴得夜晚在路灯下久久不愿离去.. 平均海 拔 )*"" 米 以 上&最 高 达 '""" 米'冻 土 层 % 米'最大日温差@&!A#零下&"A仍要正常工作#紫外线 超强..高海拔&高温差气候对 ? 材料结构&封装技 !科技日报"%版转&版 !"%!年%月(日 术&光色质量与驱动控制电源等都提出了极高要求$ 如今#大半年过去#路灯亮灯率达 %"">$ ! #'&"计 划 !半导体照明工程"重大项目科研成果首次在西藏地区 的示范应用#不仅交出了满意的答卷#同时也创造了世界 上在海拔)*""米以上地区集中安装数百套太阳能 ? 路 灯的纪录$ ?#照亮漫漫天路#也照亮了中国$ #年时光荏苒#我国半导体照明产业从无到有#逐步 发展壮大$目前制约产业转型升级的关键技术陆续取得突 破#产业核心技术研发与创新能力快速提高#一条从上游 外延芯片到中游器件封装#再到下游集成应用的较为完整 文章作品三等奖 !! #% 的技术创新链和具备较强国际市场竞争力的产业链正在形成$ 抢占先机#围绕产业需求部署研发 如今用于白光照明的 ? 器件是基于半导体氮化物材料制备的$这种 ? 器件的概念在上世纪'"年代提出#但由于制备技术上的限制#一直发 展缓慢#当时谁也没想到这种半导体材料可以用来照明$ !直到上世纪("年代初期#在日本科学家突破了低温缓冲层和 0 型掺 杂两大难题后#可用于照明应用的氮化物蓝光 ? 才真正被制造出来#随 后氮化物材料引发了国际上的研究热潮#产业应用也随之进入了快速发展 阶段$"中科院半导体研究所所长李晋闽介绍说$ 作为白炽灯&荧光灯之后的新型照明技术#? 具有其他传统照明光 源不可比拟的应用优势#它具有耗电量少&寿命长&无汞污染&色彩丰富& 可调控性强等特点#呈现出强大的生命力和极快的发展速度#被称为照明 光源及光产业的一次革命$半导体照明也被普遍认为是 !% 世纪最具发展潜 力的战略性新兴产业$美国&欧盟&日本&韩国等发达国家近 %" 年来纷纷 立足国家战略推动半导体照明技术研发和产业发展$ 但在#年前#中国半导体照明上游产业发展几乎是一片空白#下游应 用刚刚起步#功率芯片全部依赖进口#企业规模小&缺乏产业化技术#整 个产业销售收入不足百亿元$ 为抢占新兴产业的先机#提高新一代半导体材料与技术的国际竞争力# 从 !十五"开始#科 技 部 率 先 支 持 半 导 体 照 明 技 术 和 产 业 的 发 展$!""& 年#科技部&原信产部&中科院&教育部&原建设部&轻工业联合会等联 合成立了国家半导体照明工程协调领导小组#并紧急启动 !国家半导体照 明工程"#通过科技攻关计划等项目部署#以近期解决特殊照明市场急需的 产业化关键技术#中远期培育白光普通照明产业为目标#以应用促发展# 推动形成有核心竞争力的中国半导体照明产业$ 谈到技术研发#李晋闽有着更深的理解%!我们发展科技#过去大多走 的是从前期自由探索到基础研究再到应用研究#最后到工程化工业化的路 径$"但在李晋闽看来#这对半导体照明领域而言并非完全适用$ !不仅仅 是技术推动产业发展#事实上#市场应用和产业的迫切需求#强有力地驱 创新年轮!攀登足迹 中国科学院第十二届科星奖获奖作品选 !! #& 动半导体照明技术不断进步$ " 他多次用 !日新月异"来形容半导体照明技术研发和产业发展态势$ !在这个行业领域#更新变化的周期是&个月甚至 % 个月#每个月都有新的 "人们 东西出现#既有新的技术&新的研发成果#也有新的产品&新的应用$ 不断追求更高的光效&更舒适的照明体验#这种消费需求和国际同行在技术 研发的激烈竞争#让包括李晋闽在内的科研人员感受到前所未有的挑战$ 因此#在国家科技计划设计之初#就充分考虑了产业和市场的需求# 以突破部分核心关键技术#促进上下游实质性合作为目标#按照产业链来 部署技术创新的各个环节$!当时科研项目的设计和组织都经过了深入企业 充分调研#项目设计与产业迫切需求紧密结合#非常贴合企业发展的方向# 更是面向国民经济发展的主战场$ "国家半导体照明工程研发及产业联盟秘 书长吴玲回忆$ !""'年#月#科技部在 !十五"国家半导体照明工程实施的基础上# 根据 1国家中长期科学和技术发展规划纲要2的部署和 !十一五"科技发 展规划#在 !十一五"国家 ! #'&"计划新材料领域中设立 !半导体照明工 程"重大项目#目标是通过自主创新#突破白光照明部分核心专利#解决 半导体照明市场急需的产业化共性关键技术#完善半导体照明产业链$ 与此同时#科技部推动构建的国家半导体照明工程研发及产业联盟的 行业凝聚力和影响力逐步扩大$!""( 年#为形成紧密的技术创新链#在联 盟常务理事单位的基础上#在科技部政策法规司指导下组建了半导体照明 产业技术创新战略联盟$ 重点攻关#技术水平基本与国际同步 在科技攻关计划&! #'&"计划&科技支撑计划等国家科技计划和相关 部门政策的支持下#我国半导体照明技术和产业发展步入快行线#已成为 全球发展最快的区域之一$ !目前#我国半导体照明技术基本实现与国际同步发展#示范应用处于 国际先进水平$ "李晋闽评价我国的研发水平认为#在基础研究方面#我国 研发水平和方向与国际基本保持同步#甚至某些方面超前'在成果转移转 化方面#我国产业关键技术取得突破#基本与国际同步$ 文章作品三等奖 !! #' 李晋闽做此判断的依据是#!十一五"期间#在 ! #'&"计划的支持下# 我国产业化大功率 ? 芯片光效超过 %"" 流明-瓦#与国际产业主流产品 水平同步$ 此外#在经历了买芯片&买外延片的道路之后#我国已经实现自主生 产外延片和芯片#国产芯片进口替代比例逐年上升#!"%% 年达 '#>#半导 体照明整体产业规模达到%*""多亿元$ 据中科院半导体照明研发中心副主任王军喜介绍#我国还在硅衬底 ? 芯片产业化&紫外短波长 ?&+B1-? 重大装备&功率型白光 ? 封装水平等方面取得突破$如在国际上首次推出具有自主知识产权的硅衬 底 ? 芯片#光效超过 (" 流明-瓦#已实现产业化'我国深紫外 ? 器 件的研发处于国际领先水平'功率型白光 ? 封装光效达到 %&" 流明-瓦# 接近国际先进水平$ 我国在半导体照明领域申请的专利数量近年上升很快#与国际基本同 步$!"%"年#我国 ? 相关专利申请超过&"""" 项#约占全球 ? 专利 申请数量的三成#!""%#!""( 年平均增长率 &&>#明显高于全球平均水 平'而且下游应用专利申请优势明显#应用方面专利超过总数的 $">#其 中道路等功能性照明应用领域处于国际领先地位$ 搭建平台#提升行业共性技术水平 车辆行驶在北京海淀区林大北路上#一不留神#很容易就会错过湮没 在一片住宅小区里的中科院半导体研究所$进入大门#一路往南走到尽头# 会看到一幢三层实验楼$代表着业内最高水准的研发平台)))中科院半导 体照明研发中心就藏身于此$ 研发中心的实验室对洁净度有着极高的要求$除了露出一双眼睛#记 者全身从头到脚全副武装#经过风淋室才得以步入#一探究竟$ 在研发人员的带领下#记者看到了从外延材料制备到芯片研发和切割# 再到灯具封装&性能测试分析一条完整的工艺线#大致了解了从原始材料 制备到最后生产出半导体照明产品的全过程$ !我们的研发工作涉及半导体照明产业上中下游各个环节$实验室拥有 从衬底材料&+B1-? 外延&装备制造&芯片开发&高效大功率封装到测 创新年轮!攀登足迹 中国科学院第十二届科星奖获奖作品选 !! #( 试分析较完整的工艺线$打造产业共性技术研发平台是我们努力的方向$" 王军喜说$ 在该中心硬件平台基础上#广受各界关注的半导体照明联合创新国家 重点实验室的筹建工作也在紧锣密鼓地进行$该国家重点实验室由半导体 照明产业技术创新战略联盟牵头#国内外 * 家研究机构共同发起#!! 家企 业参与$ 去年#月#重点实验室实施方案通过论证#在进行了数月调研#广泛 了解企业需求后#凝练出 ) 个方向的研究课题#并立马着手实施$尽管还 在筹建阶段#但相关科研工作已经在!"%%年%"月正式启动$ 对于凝练出的)个研究方向#国家半导体照明工程研发及产业联盟常 务副秘书长阮军逐一进行了介绍#统一半导体照明产品规格接口#制定相 关标准#实现不同厂家产品具备互换性'研究半导体照明产品可靠性测试 方法#科学评价半导体照明产品各项性能指标'对半导体照明产品封装工 艺进行研究#解决照明舒适安全问题'开展前瞻性研究#对代表未来发展 方向的三维封装&立体封装进行研究#以降低产品成本$ !这些课题也代表了半导体照明产业目前所急需突破的共性技术$"李 晋闽说$目前#重点实验室各项工作进展速度比预想的还要快#对于未来 的发展#李晋闽显得非常乐观$!目前研究刚刚开始#半年以后#也就是今 年五六月#相信企业将能切实感受到实验室对推动行业共性技术进步所起 到的效果#希望你们能继续跟踪$ " 虽然通过 !十一五"期间的快速发展#半导体照明技术取得了重大进 展#但面对激烈的国际竞争#挑战依然严峻$据悉#!十二五"期间#科技 部将通过系统布局#建设共性技术研发平台#集中资源#计划到 !"%* 年# 实现从基础研究&前沿技术&应用技术到产业化示范全创新链的重点技术 突破$ 上至大飞机#下至汽车光测距#远至南极科考#近至医疗美容&植物 照明.. !半导体照明技术的出现#不仅使百年传统照明工业迎来了电子 化大规模的数字技术时代#而且应用涉及信息&交通&医疗&农业等领域# 其数字化的特性是即将到来的物联网时代的技术支撑之一$ "阮军说$ 在国家研发投入的持续支持和政府的规范引导下#在技术进步和市场 需求双重推动下#中国的半导体照明技术和产业正在与时间赛跑3

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