文｜鄭 波 賴永峰 劉志奇 劉 興

邁過2020年，晶能光電（江西）有限公司CEO王敏再一次迎來榮耀時刻，疫情影響下，企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入仍實現(xiàn)增長近七成。這是晶能光電投身硅襯底LED照明產(chǎn)業(yè)15年來，第一次實現(xiàn)如此大幅的增長。

王敏說：“自己上一次感受如此榮耀，還是2016年的事。那一年，晶能光電、南昌大學(xué)與晶和照明聯(lián)合申報的‘硅襯底高光效GaN基藍(lán)色發(fā)光二極管’項目，獲得2015年度國家技術(shù)發(fā)明獎唯一的一等獎”。5年過去，王敏覺得很多事情都在改變。比如，現(xiàn)在國家大的營商環(huán)境好了很多，和前些年的磕磕絆絆相比，企業(yè)已經(jīng)步入正軌，不再差那些“小錢”。不過王敏也不敢松懈，行業(yè)競爭更加激烈，資金、技術(shù)、人才、上下游產(chǎn)業(yè)配套、市場政策環(huán)境等，依舊是前進(jìn)道路上必須應(yīng)對的挑戰(zhàn)。王敏說：“雖然手握尖端科技，但他們用了10多年的時間，也才剛剛?cè)腴T”。這是王敏的感慨，也是很多手握核心科技的企業(yè)共同的感慨。

找到夢想的“支點”

“給我一個支點，我就能撬起整個地球?！边@個“支點”是很多企業(yè)的夢想。2004年，當(dāng)時還是南昌大學(xué)一名普通教授的江風(fēng)益，在國際上率先攻克了硅襯底上生長氮化鎵基LED材料的難題。王敏毫不猶豫地認(rèn)為，他找到了夢想的“支點”。也是從那時起，王敏和他的師兄江風(fēng)益商量著，搭起了晶能光電的最初“骨架”——與南昌大學(xué)成立昌大光電。為此，王敏向弟弟借了10萬元人民幣入股。我們的夢想是讓‘中國芯’點亮整個世界。時至今日，回想起當(dāng)年喊出的豪言壯語，王敏仍然掩飾不住臉上的自信，這份自信，源自硅襯底氮化鎵基LED技術(shù)的獨一無二。

這個技術(shù)有多了不起呢？在LED的制備上，上游材料生長是決定LED顏色、亮度、壽命等性能指標(biāo)的主要因素，也是公認(rèn)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的基石。在硅襯底技術(shù)問世之前，LED制備已有兩條技術(shù)路線實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，一個是日本公司的藍(lán)寶石襯底技術(shù)，另一個是美國公司發(fā)明的碳化硅襯底技術(shù)。在業(yè)界看來，這兩條技術(shù)路線的優(yōu)缺點都很明顯。藍(lán)寶石襯底強度高、耐沖刷，高溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。不過，藍(lán)寶石是絕緣體，無法制成垂直結(jié)構(gòu)的器件。此外，藍(lán)寶石硬度高，散熱差，難以薄化和切割。所以，用藍(lán)寶石襯底制作大功率LED，局限性很大。

碳化硅倒是克服了藍(lán)寶石的這些毛病，材料屬性上是導(dǎo)電的半導(dǎo)體，可以做垂直結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱性能也要比藍(lán)寶石高10倍以上。不過，碳化硅技術(shù)門檻很高，成本同樣很高。而硅襯底技術(shù)出現(xiàn)，恰好集中了兩者優(yōu)勢，容易獲得低成本、大尺寸、高質(zhì)量的襯底，大幅降低LED造價。國家863專家組當(dāng)時這樣評價江風(fēng)益團(tuán)隊的發(fā)明，這一技術(shù)改變了日本公司壟斷藍(lán)寶石襯底和美國公司壟斷碳化硅襯底半導(dǎo)體照明技術(shù)的局面，形成了藍(lán)寶石、碳化硅、硅基半導(dǎo)體照明技術(shù)方案三足鼎立的局面。硅作為襯底材料的優(yōu)點很突出，但要在硅襯底上制備高光效LED芯片，卻一直是個世界級難題。難在哪？王敏說，難在制備LED芯片先要在襯底上長出氮化鎵發(fā)光薄膜，因為硅和氮化鎵材料存在嚴(yán)重的熱失配和晶格失配，各國研究者窮盡40余年鉆研，遲遲沒有找到攻克關(guān)鍵技術(shù)難點的理想方法，硅襯底這一技術(shù)路線也因此一度被業(yè)界宣判“死刑”。

2003年，江風(fēng)益團(tuán)隊在嘗試過多種新材料后，再次瞄準(zhǔn)用硅襯底生長LED材料，決心奮力一搏?！拔覈敲逼鋵嵉腖ED產(chǎn)品制造大國，國內(nèi)LED企業(yè)采用的藍(lán)寶石技術(shù)路線，布滿了國外LED巨頭精心埋下的專利‘地雷’。過去許多企業(yè)為此吞下苦果，很大程度上阻礙了我國LED企業(yè)進(jìn)入國際市場?！闭勂鸪踔?，王敏的話語里是沉甸甸的責(zé)任感，而在江風(fēng)益看來，“硅襯底技術(shù)路線是中國有可能全面沖破國外專利封鎖的絕好機遇”?？茖W(xué)探索有著自身規(guī)律，內(nèi)含必然，又充滿偶然。后來成為晶能光電投資人的潘曉峰曾這樣比喻，“就像一副撲克牌里面一定有大王，但不會那么巧一翻牌就翻到。運氣好可能第三張就翻到了，但也可能54張牌要翻到50張才能亮相”。也就是從江風(fēng)益下定決心的那天起，南昌大學(xué)的半導(dǎo)體發(fā)光材料實驗室里多出了一張床。江風(fēng)益吃住在這里，每天十幾個小時，“大學(xué)＋企業(yè)”一起產(chǎn)、學(xué)、研，輪軸轉(zhuǎn)。前前后后歷經(jīng)3000多次科學(xué)實驗，江風(fēng)益團(tuán)隊終于翻到這張“大王”——在硅上成功生長出氮化鎵發(fā)光薄膜，性能達(dá)到實用水平?！跋乱徊剑仨氁a(chǎn)業(yè)化。我們沒有理由再點洋半導(dǎo)體燈?！背鯂L喜悅成果的江風(fēng)益憧憬著未來。

2005年實驗室出樣品，2006年創(chuàng)辦晶能光電，2007年建工廠，2008年小批量試生產(chǎn)，2009年顯示用小功率LED芯片量產(chǎn)，2012年大功率LED芯片量產(chǎn)……多年艱苦卓絕的攻關(guān)研發(fā)，晶能光電的硅襯底LED技術(shù)日臻成熟。更重要的是，以此技術(shù)為核心，晶能光電已申請和獲得國際國內(nèi)專利420多項，在LED外延生長、芯片制造、封裝及應(yīng)用等領(lǐng)域均有布局。2011年，美國麻省理工《科技創(chuàng)業(yè)》雜志評選的“全球最具創(chuàng)新力企業(yè)50強”中，晶能光電憑此與Apple、IBM等公司一同上榜；2012年，晶能硅襯底大功率LED芯片量產(chǎn)，被國際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟ISA評為“2012年度新聞事件”；2014年8月，美國能源部《固態(tài)照明研究與發(fā)展制造藍(lán)圖報告》中稱，“晶能光電是硅襯底LED技術(shù)的最早實踐者，并在2012年6月開始量產(chǎn)硅襯底GaN基LED芯片”；2016年，“硅襯底高光效GaN基藍(lán)色發(fā)光二極管”項目獲得國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎……

逼出來的產(chǎn)業(yè)鏈

硅襯底技術(shù)對整個LED產(chǎn)業(yè)的影響無疑是深刻的。舉個簡單的例子，10多年前，高端智能手機閃光燈LED燈珠配件的價格曾高達(dá)每粒3美元，而隨著硅襯底技術(shù)的出現(xiàn)，同樣性能的閃光燈燈珠價格，已降至每粒0.5元以內(nèi)。今天的晶能是資本市場的香餑餑，更是無數(shù)正處于成長階段科創(chuàng)企業(yè)羨慕的對象。然而，所有偉大的背后，其實都是苦難。

2006年，晶能光電（江西）有限公司正式成立。江風(fēng)益和王敏讓中國芯點亮世界的夢想呱呱墜地。硅襯底氮化鎵基LED技術(shù)邁出了產(chǎn)業(yè)化的第一步。在江風(fēng)益的樸素理解中，科技成果的產(chǎn)業(yè)化，需要完成“0到1”“1到N”和“N到0”三個步驟，也就是先要解決科技成果有沒有的問題，然后再把成果轉(zhuǎn)化為N個合格產(chǎn)品，最后把N個產(chǎn)品歸0，全部賣出去。從“1到N”這一步，晶能走得異常艱難。

“研發(fā)成功和實現(xiàn)量產(chǎn)是兩個完全不同的階段，在研發(fā)階段，100個樣品中有一個合格就算成功了，但實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，你要保證很高的合格率，況且制作硅襯底LED芯片有十幾道工序，每一道工序都會遇到形形色色的問題?！苯L(fēng)益說。以硅襯底加工為例，實驗室階段，由于產(chǎn)品數(shù)量少，用于硅襯底加工的液體濃度與時間都很容易掌控，而到了生產(chǎn)階段，一方面浸泡的硅襯底數(shù)量多，環(huán)境的溫度濕度變化很大；另一方面市場上缺少與硅襯底相匹配的設(shè)備，這就導(dǎo)致產(chǎn)品良率大幅下降。一開始，晶能的良率甚至只有5%，比在實驗室的時候糟糕太多?？吹浇Y(jié)果的那一刻，王敏整個人都懵了。

開弓沒有回頭箭，王敏只能從市場上買回相近設(shè)備，摸索著一點點改造完善。沒有可供參考的相關(guān)文獻(xiàn)，沒有可資借鑒的經(jīng)驗，每走一步都要摸著石頭過河，解決了一個問題，又冒出了新的問題。“如果再來一次，真不知道能否堅持下來，好在見到了回報?！蓖趺粽f。從試制硅襯底小功率LED芯片到實現(xiàn)量產(chǎn)，晶能用了3年，然后又用了3年直到2012年，才實現(xiàn)大功率LED芯片規(guī)?；慨a(chǎn)。經(jīng)過10多年的工序改善和技術(shù)迭代，晶能產(chǎn)線如今的良率高而穩(wěn)定。比如，晶能的手機閃光燈良率達(dá)到了4ppm（百萬分之一）的水平，即每百萬顆只允許4顆失效，甚至很多批次做到了0ppm，遠(yuǎn)好于行業(yè)要求的20ppm。

拿下一場場技術(shù)攻堅戰(zhàn)難，比這更難的是“N到0”這最后一步。盡管深知產(chǎn)品質(zhì)量過硬，但王敏仍然低估了市場對新鮮事物的排斥。按照王敏和江風(fēng)益的規(guī)劃，晶能在LED產(chǎn)業(yè)的長鏈中專注于上游LED芯片的生產(chǎn)，至于中下游的芯片封裝以及照明應(yīng)用，雖然市場很大，但應(yīng)當(dāng)由中下游廠商來進(jìn)行，這樣才能形成良性的產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)?，F(xiàn)實情況卻是，中下游企業(yè)對晶能的好東西并不“感冒”。彼時，中游封裝企業(yè)基本采用的是主流藍(lán)寶石襯底芯片，設(shè)備也是根據(jù)藍(lán)寶石襯底芯片特點設(shè)計。好不容易說服一些封裝企業(yè)試水，受工藝條件不同帶來的限制，很難將硅襯底芯片的優(yōu)勢發(fā)揮出來。而下游照明應(yīng)用企業(yè)，也早已習(xí)慣了使用成熟的藍(lán)寶石襯底LED燈珠，擔(dān)心晶能的硅襯底芯片一旦供應(yīng)不上，自己跟著“完蛋”。通過南昌市政府的支持，晶能倒是拿下了幾個市政照明改造項目。產(chǎn)品使用后，各項工況指標(biāo)、節(jié)能效果反饋都很不錯，南昌八一大橋、紫陽大道上的路燈好多年都沒有壞，大家都說好。

但等晶能滿懷信心開拓更大市場時，王敏發(fā)現(xiàn)，市場上愿意“吃螃蟹”的人還是太少，客戶指定要用成熟的藍(lán)寶石襯底產(chǎn)品居多，不少還指定要用國外品牌，晶能有時連投標(biāo)資格都輪不到?！霸趪夜膭钸M(jìn)口替代的大環(huán)境下，有不少地方招標(biāo)書上依然指定國外品牌產(chǎn)品，即便國產(chǎn)LED產(chǎn)品性能比國外產(chǎn)品還好?！蓖趺粽f。晶能只能自己想辦法突圍。10年時間，愣是被逼出來一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈：上游的晶能光電是全球排名前列的大功率LED光源提供商；中游封裝的晶能半導(dǎo)體是中國最大的大功率LED陶瓷封裝企業(yè)；下游的中節(jié)能晶和科技是全國最大的道路照明合同能源管理運營廠商，其LED隧道燈2020年出貨量全國最大；綠野汽車照明是國內(nèi)領(lǐng)先的汽車照明燈具廠家……

“我們新研制的產(chǎn)品跟別人不一樣，要說服客戶采用，而客戶要等市場驗證，誰都不愿意做‘小白鼠’，所以我們做起來就特別難。如果當(dāng)初不果斷建立這些示范企業(yè)，我們可能會更加困難?！蓖趺粽f，正是在這些企業(yè)的示范下，晶能現(xiàn)在才逐步有了340多家硅襯底LED客戶。

資本聯(lián)姻之路

回顧這些年的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷，王敏時常覺得自己站到了風(fēng)口上。但事實上，風(fēng)并沒有來。和許多科創(chuàng)企業(yè)一樣，除了要面對市場對新生事物的排斥，競爭對手有意無意地打壓，缺錢是困擾晶能的又一大難題。王敏說，自始至終，晶能都卡在錢上。巨額的科研成本、高端人才的引進(jìn)、公司的運營、市場的營銷，還有打造的全產(chǎn)業(yè)鏈，都需要靠巨額資金支撐，“當(dāng)時，我們心里想著，‘靚女’不愁嫁，錢應(yīng)當(dāng)主動來找我們才對，沒想到根本不是這么回事”。

錢從哪里來？王敏首先想到了銀行。銀行的回答是，新技術(shù)能不能產(chǎn)業(yè)化，大家心里都沒有底，沒有抵押物，萬一貸款打了水漂，誰也承擔(dān)不起責(zé)任。王敏于是想到了國內(nèi)的一些投資基金。彼時國內(nèi)投資基金剛剛興起，但談了一圈下來，王敏發(fā)現(xiàn)，這些基金除了考慮產(chǎn)業(yè)化的可行性，計算更多的還有回收周期、資本回報率，根本等不了晶能慢慢研發(fā)產(chǎn)品，恨不得第二年就收回投資。王敏還想到找政府，“省、市政府給的支持很多，給政策、給優(yōu)惠，評定高新技術(shù)企業(yè)，還有各種補貼”。但這些支持并不“解渴”，因為與同處LED賽道上的藍(lán)寶石技術(shù)路線企業(yè)相比，這些企業(yè)依靠先發(fā)優(yōu)勢，進(jìn)一步取得規(guī)模優(yōu)勢，并因此獲得了海量的資金投入。晶能既要保持技術(shù)上的領(lǐng)先，又要在殘酷的市場競爭中贏得一席之地，需要巨額的產(chǎn)業(yè)化投入，即便有政府資助往往也是杯水車薪。王敏是個執(zhí)著的人，缺錢的困難并沒有影響王敏逢人便介紹硅襯底LED的耐心。

一個人鍥而不舍地專注于一件事，終究是會打動人的。王敏一次偶然的蹭飯，成就了晶能與風(fēng)投的聯(lián)姻。其中最為關(guān)鍵的風(fēng)投來自王敏的浙大校友——潘曉峰和幾位實業(yè)家聯(lián)合成立的金沙江創(chuàng)投。那時，潘曉峰剛從國際知名的高科技實業(yè)公司抽身轉(zhuǎn)做了風(fēng)投，愿景很宏大，目標(biāo)是在中國成就世界級的科技企業(yè)。當(dāng)然，潘曉峰也很謹(jǐn)慎，一年里，他帶著不同專家前前后后跑到南昌大學(xué)實驗室不下50趟。金沙江最后決定一筆投出1000萬美元，占了當(dāng)時基金規(guī)模的十分之一。潘曉峰說，“技術(shù)本身的創(chuàng)新很重要，但當(dāng)時我們更多想到的是這個創(chuàng)新，特別是原創(chuàng)技術(shù)的溢出效應(yīng)，它能帶動后面一群產(chǎn)業(yè)，這才是我們投這個項目的意義”。以金沙江為起點，晶能光電先后吸引了新加坡淡馬錫基金、美國梅菲爾德基金、國際金融公司（IFC）等風(fēng)投，陸續(xù)獲得了風(fēng)險投資1.95億美元。王敏說，這時，晶能才第一次真正看到了產(chǎn)業(yè)化成功的曙光。

看得見的未來

“國家要給予上游硬核科技更多的支持。創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，上游芯片要做成很大的規(guī)模很難，但它是這條產(chǎn)業(yè)鏈的核心基礎(chǔ)，其可帶動中游和下游大規(guī)模發(fā)展?！弊屚趺艉徒L(fēng)益尤其振奮的是，在硅襯底LED技術(shù)邁步前進(jìn)之時，全球LED產(chǎn)業(yè)格局正發(fā)生翻天覆地的變化，隨著世界主流LED廠商，如美國Lumileds（亮銳）從Philips（飛利浦）集團(tuán)剝離、德國Osram（歐司朗）照明業(yè)務(wù)Ledvance（朗德萬斯）改嫁中國、LG（樂金）出售LED業(yè)務(wù)，中國LED逐漸成為全球LED制造擔(dān)當(dāng)。

在國家硅基LED工程研究中心，一盞盞金黃光LED燈隨著外部光線的變化，懂得自適應(yīng)調(diào)節(jié)亮度。江風(fēng)益介紹，這是硅襯底LED技術(shù)的新產(chǎn)品——采用硅襯底黃光LED芯片做成的健康光源。目前，硅襯底黃光LED（565nm＠20A/cm2）電光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到27.9%，中國又一次處于世界領(lǐng)先水平。“硅襯底GaN技術(shù)是一項根技術(shù)，它可以延伸出多條產(chǎn)業(yè)鏈分支，LED領(lǐng)域雖然較為成熟，但根據(jù)美國能源部發(fā)布的LED照明研發(fā)路線圖，藍(lán)光、綠光、黃光、紅光等LED依然還有很大的提升空間，還有更多更難的技術(shù)要突破；同時微顯示（MicroLED）和GaN HEMT兩個前沿技術(shù)，硅襯底也有優(yōu)勢和基礎(chǔ)?！苯L(fēng)益說。而王敏的興奮則在于，“GaN作為第三代半導(dǎo)體材料，不僅是LED發(fā)光的重要材料，也是5G傳輸、新基建、手機和新能源汽車快充、雷達(dá)航空等產(chǎn)業(yè)必不可少的核心器件——GaNHEMT器件的基礎(chǔ)材料。”王敏說，早在2013年，晶能就開始在國家“863”計劃的支持下，開展硅襯底GaNHEMT器件材料研究。目前，晶能可以在8英寸硅襯底上生長HEMT器件用的GaN材料，同樣跑在了行業(yè)前列。

在晶能光電產(chǎn)品展廳，王敏經(jīng)常會拿起一塊小屏，向參觀者展示他心中的“未來之光”。這塊樣品屏，用的是晶能最新技術(shù)產(chǎn)品——硅襯底mini LED芯片?！拔覀児枰r底LED的結(jié)構(gòu)，從物理本質(zhì)上解決了離子遷移等困擾業(yè)界的問題，但這不是終點，我們還在做硅襯底Micro LED，這是終極顯示技術(shù)，可以發(fā)揮硅襯底垂直結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，目前江風(fēng)益團(tuán)隊在Micro LED紅光材料方面已有突破性進(jìn)展?！?/p>