對于西藏日喀則地區(qū)6個縣42個村莊的很多村民來說，今年元旦與以往不同——8個月前這里裝上的太陽能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，當這些少數(shù)民族無電村通電后，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……高海拔、高溫差氣候?qū)ED材料結構、封裝技術、光色質(zhì)量與驅(qū)動控制電源等都提出了極高要求。

如今，大半年過去，路燈亮燈率達100%。863計劃“半導體照明工程”重大項目科研成果首次在西藏地區(qū)的示范應用，不僅交出了滿意的答卷，同時也創(chuàng)造了世界上在海拔4500米以上地區(qū)集中安裝數(shù)百套太陽能LED路燈的紀錄。

LED，照亮漫漫天路，也照亮了中國。

8年時光荏苒，我國半導體照明產(chǎn)業(yè)從無到有，逐步發(fā)展壯大。目前制約產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關鍵技術陸續(xù)取得突破，產(chǎn)業(yè)核心技術研發(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，再到下游集成應用的較為完整的技術創(chuàng)新鏈和具備較強國際市場競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。

搶占先機，圍繞產(chǎn)業(yè)需求部署研發(fā)

如今用于白光照明的LED器件是基于半導體氮化物材料制備的。這種LED器件的概念在上世紀60年代提出，但由于制備技術上的限制，一直發(fā)展緩慢，

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

作為白熾燈、熒光燈之后的新型照明技術，LED具有其他傳統(tǒng)照明光源不可比擬的應用優(yōu)勢，它具有耗電量少、壽命長、無汞污染、色彩豐富、可調(diào)控性強等特點，呈現(xiàn)出強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。半導體照明也被普遍認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ膽?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。美國、歐盟、日本、韓國等發(fā)達國家近10年來紛紛立足國家戰(zhàn)略推動半導體照明技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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

為搶占新興產(chǎn)業(yè)的先機，提高新一代半導體材料與技術的國際競爭力，從“十五”開始，科技部率先支持半導體照明技術和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2003年，科技部、原信產(chǎn)部、中科院、教育部、原建設部、輕工業(yè)聯(lián)合會等聯(lián)合成立了國家半導體照明工程協(xié)調(diào)領導小組，并緊急啟動“國家半導體照明工程”，通過科技攻關計劃等項目部署，以近期解決特殊照明市場急需的產(chǎn)業(yè)化關鍵技術，中遠期培育白光普通照明產(chǎn)業(yè)為目標，以應用促發(fā)展，推動形成有核心競爭力的中國半導體照明產(chǎn)業(yè)。

談到技術研發(fā)，李晉閩有著更深的理解：“我們發(fā)展科技，過去大多走的是從前期自由探索到基礎研究再到應用研究，最后到工程化工業(yè)化的路徑?！钡诶顣x閩看來，這對半導體照明領域而言并非完全適用?！安粌H僅是技術推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，事實上，市場應用和產(chǎn)業(yè)的迫切需求，強有力地驅(qū)動半導體照明技術不斷進步。”

他多次用“日新月異”來形容半導體照明技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢?！霸谶@個行業(yè)領域，更新變化的周期是3個月甚至1個月，每個月都有新的東西出現(xiàn)，既有新的技術、新的研發(fā)成果，也有新的產(chǎn)品、新的應用?！比藗儾粩嘧非蟾叩墓庑А⒏孢m的照明體驗，這種消費需求和國際同行在技術研發(fā)的激烈競爭，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，在國家科技計劃設計之初，就充分考慮了產(chǎn)業(yè)和市場的需求，以突破部分核心關鍵技術，促進上下游實質(zhì)性合作為目標，按照產(chǎn)業(yè)鏈來部署技術創(chuàng)新的各個環(huán)節(jié)?！爱敃r科研項目的設計和組織都經(jīng)過了深入企業(yè)充分調(diào)研，項目設計與產(chǎn)業(yè)迫切需求緊密結合，非常貼合企業(yè)發(fā)展的方向，更是面向國民經(jīng)濟發(fā)展的主戰(zhàn)場?！眹野雽w照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長吳玲回憶。

2006年8月，科技部在“十五”國家半導體照明工程實施的基礎上，根據(jù)《國家中長期科學和技術發(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”國家863計劃新材料領域中設立“半導體照明工程”重大項目，目標是通過自主創(chuàng)新，突破白光照明部分核心專利，解決半導體照明市場急需的產(chǎn)業(yè)化共性關鍵技術，完善半導體照明產(chǎn)業(yè)鏈。

與此同時，科技部推動構建的國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的行業(yè)凝聚力和影響力逐步擴大。2009年，為形成緊密的技術創(chuàng)新鏈，在聯(lián)盟常務理事單位的基礎上，在科技部政策法規(guī)司指導下組建了半導體照明產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。‖

重點攻關，技術水平基本與國際同步

在科技攻關計劃、863計劃、科技支撐計劃等國家科技計劃和相關部門政策的支持下，我國半導體照明技術和產(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，我國半導體照明技術基本實現(xiàn)與國際同步發(fā)展，示范應用處于國際先進水平?！崩顣x閩評價我國的研發(fā)水平認為，在基礎研究方面，我國研發(fā)水平和方向與國際基本保持同步，甚至某些方面超前；在成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化方面，我國產(chǎn)業(yè)關鍵技術取得突破，基本與國際同步。

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

此外，在經(jīng)歷了買芯片、買外延片的道路之后，我國已經(jīng)實現(xiàn)自主生產(chǎn)外延片和芯片，國產(chǎn)芯片進口替代比例逐年上升，2011年達68%，半導體照明整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到1500多億元。

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

我國在半導體照明領域申請的專利數(shù)量近年上升很快，與國際基本同步。2010年，我國LED相關專利申請超過30000項，約占全球LED專利申請數(shù)量的三成，2001—2009年平均增長率33%，明顯高于全球平均水平；而且下游應用專利申請優(yōu)勢明顯，應用方面專利超過總數(shù)的70%，其中道路等功能性照明應用領域處于國際領先地位。

　　搭建平臺，提升行業(yè)共性技術水平

車輛行駛在北京海淀區(qū)林大北路上，一不留神，很容易就會錯過湮沒在一片住宅小區(qū)里的中科院半導體研究所。進入大門，一路往南走到盡頭，會看到一幢三層實驗樓。代表著業(yè)內(nèi)最高水準的研發(fā)平臺——中科院半導體照明研發(fā)中心就藏身于此。

研發(fā)中心的實驗室對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)過風淋室才得以步入，一探究竟。

在研發(fā)人員的帶領下，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)出半導體照明產(chǎn)品的全過程。

“我們的研發(fā)工作涉及半導體照明產(chǎn)業(yè)上中下游各個環(huán)節(jié)。實驗室擁有從襯底材料、MOCVD外延、裝備制造、芯片開發(fā)、高效大功率封裝到測試分析較完整的工藝線。打造產(chǎn)業(yè)共性技術研發(fā)平臺是我們努力的方向。”王軍喜說。

在該中心硬件平臺基礎上，廣受各界關注的半導體照明聯(lián)合創(chuàng)新國家重點實驗室的籌建工作也在緊鑼密鼓地進行。該國家重點實驗室由半導體照明產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟牽頭，國內(nèi)外5家研究機構共同發(fā)起，22家企業(yè)參與。

去年8月，重點實驗室實施方案通過論證，在進行了數(shù)月調(diào)研，廣泛了解企業(yè)需求后，凝練出4個方向的研究課題，并立馬著手實施。盡管還在籌建階段，但相關科研工作已經(jīng)在2011年10月正式啟動。

對于凝練出的4個研究方向，國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟常務副秘書長阮軍逐一進行了介紹，統(tǒng)一半導體照明產(chǎn)品規(guī)格接口，制定相關標準，實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品具備互換性；研究半導體照明產(chǎn)品可靠性測試方法，科學評價半導體照明產(chǎn)品各項性能指標；對半導體照明產(chǎn)品封裝工藝進行研究，解決照明舒適安全問題；開展前瞻性研究，對代表未來發(fā)展方向的三維封裝、立體封裝進行研究，以降低產(chǎn)品成本。

“這些課題也代表了半導體照明產(chǎn)業(yè)目前所急需突破的共性技術。”李晉閩說。目前，重點實驗室各項工作進展速度比預想的還要快，對于未來的發(fā)展，李晉閩顯得非常樂觀?！澳壳把芯縿倓傞_始，半年以后，也就是今年五六月，相信企業(yè)將能切實感受到實驗室對推動行業(yè)共性技術進步所起到的效果，希望你們能繼續(xù)跟蹤?！?/P>

雖然通過“十一五”期間的快速發(fā)展，半導體照明技術取得了重大進展，但面對激烈的國際競爭，挑戰(zhàn)依然嚴峻。據(jù)悉，“十二五”期間，科技部將通過系統(tǒng)布局，建設共性技術研發(fā)平臺，集中資源，計劃到2015年，實現(xiàn)從基礎研究、前沿技術、應用技術到產(chǎn)業(yè)化示范全創(chuàng)新鏈的重點技術突破。

上至大飛機，下至汽車光測距，遠至南極科考，近至醫(yī)療美容、植物照明……“半導體照明技術的出現(xiàn)，不僅使百年傳統(tǒng)照明工業(yè)迎來了電子化大規(guī)模的數(shù)字技術時代，而且應用涉及到信息、交通、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領域，其數(shù)字化的特性是即將到來的物聯(lián)網(wǎng)時代的技術支撐之一。”阮軍說。

在國家研發(fā)投入的持續(xù)支持和政府的規(guī)范引導下，在技術進步和市場需求雙重推動下，中國的半導體照明技術和產(chǎn)業(yè)正在與時間賽跑！