南昌大學教授江風益所率團隊踏平坎坷成大道，研發(fā)的“硅襯底高光效GaN基藍色發(fā)光二極管”項目獲得2015國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。此次硅襯底LED技術(shù)獲獎，不僅改變了全球LED產(chǎn)業(yè)格局，使得我國LED產(chǎn)業(yè)迎來新的發(fā)展機遇，更向全球宣示了中國自主創(chuàng)新的強大力量。
“我報獎的時候，在PPT末尾寫了一句話：為人類發(fā)展新光源作出了開創(chuàng)性貢獻。這個硅基LED不光是南昌的事情、江西的事情或者中國的事情，而是在全球范圍發(fā)明了一種新的光源。除了日本發(fā)明的藍寶石光源，美國發(fā)明的碳化硅光源，我們是另外一種光源。”江風益告訴記者，國家863專家組也對其所率團隊研發(fā)的硅基LED項目作出很高評價：“改變了目前日本日亞公司壟斷藍寶石襯底和美國CREE公司壟斷碳化硅襯底LED照明芯片技術(shù)的局面，形成了藍寶石、碳化硅、硅襯底半導體照明技術(shù)方案三足鼎立的局面。”
發(fā)光夢：照亮研發(fā)前行路
南昌大學青山湖校區(qū)西側(cè)一棟不起眼的5層老建筑，是具備世界一流實驗設(shè)備的國家硅基LED工程技術(shù)研究中心的所在地。對團隊做硅襯底LED技術(shù)，江風益回憶，最早可追溯到29年前的發(fā)光夢。
29年前，江風益還在中國科學院長春物理研究所做研究生時就有一個發(fā)光夢。由于學習發(fā)光專業(yè)，江風益將自己今后的工作定位為從事發(fā)光學的技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)開發(fā)。 “當時在實驗室，發(fā)光效率有1%就了不得，沒有想到現(xiàn)在做發(fā)光二極管的效率可以達到60%以上，技術(shù)的進步往往始料不及。”進入南昌大學工作后，在江風益的提議下，1993年南昌大學籌建材料科學研究所，同時籌建具有國際水準的材料研究實驗室?；I建資金需要1000萬元，但靠學校只貸款到60萬元。為節(jié)約資金，江風益團隊自己動手研究、設(shè)計、組裝相關(guān)設(shè)備，很快使實驗室原先“一窮二白”的局面大為改觀。1996年，該研究得到省政府240萬元的支持，江風益與合作伙伴成功申請到國家863計劃中的藍色發(fā)光材料與器件項目。
然而，項目難度超過預期：在300次實驗之后，研究工作尚未入門，經(jīng)費已花掉90%。項目第一負責人、合作伙伴先后離開課題組，研究人員只剩3人。危難關(guān)頭，江風益選擇拼了!他果斷辭去副院長的行政職務，放棄節(jié)假日和休息日，常常早晨7點就扎進實驗室，一禮拜不出門。餓了，叫盒飯;累了，在小床上打個盹。由于長期過度勞累，江風益患上了嚴重的腰椎間盤突出椎管狹窄癥，步行不到50米就要蹲下休息。醫(yī)生警告說，若不及時手術(shù)，很可能造成終身癱瘓。但項目研究正處在節(jié)骨眼上，江風益擔心萬一手術(shù)失敗，自己癱瘓事小，耽擱了課題研究事大，于是強忍病痛，一心撲在工作中。
江風益研究的藍光LED技術(shù)一直是跟蹤日本和美國的技術(shù)，經(jīng)過1200多次實驗，基本上達到國際上兩條成熟路線的中等水平。據(jù)跟隨江風益多年的學生王立介紹，這一研究為今后硅襯底LED自主創(chuàng)新奠定了良好基礎(chǔ)。
創(chuàng)造夢：遭遇產(chǎn)業(yè)化的艱辛
2003年底，追蹤藍寶石襯底技術(shù)已有7年的江風益團隊，把目光對準了硅襯底LED技術(shù)，即在硅上做發(fā)光二極管。這一年，江風益也成功完成腰椎手術(shù)恢復活力。他決心甩掉跟蹤的影子，尋找發(fā)光材料新的技術(shù)路線或途徑。
“藍寶石和碳化硅當時已形成了LED全行業(yè)的布局，專利權(quán)在日、美兩國手里。”江風益說，“這意味著，如果我國的LED產(chǎn)業(yè)仍沿著這兩條技術(shù)路線發(fā)展，勢必會因技術(shù)壁壘而在市場競爭中處于劣勢，只能拼價格、拼規(guī)模、拼投資，在中低端照明市場掙扎。”
由于硅襯底LED技術(shù)比藍寶石、碳化硅技術(shù)在性能、成本、產(chǎn)業(yè)化方面更有優(yōu)勢，當時學術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界都夢寐以求研發(fā)成功。然而困難重重，就連美國IBM公司研發(fā)30年都沒有成功。在這種情況下，江風益研發(fā)團隊把這個技術(shù)撿過來繼續(xù)做。得益于以前跟蹤的基礎(chǔ)，江風益研發(fā)團隊很快就突破了關(guān)鍵技術(shù)。但是新的難題接踵而來：從研究到實驗室比較順利，但是建工廠到產(chǎn)業(yè)化實際上遇到了很多困難，從實驗室到大批量生產(chǎn)，要怎么樣控制成本，控制合格率、質(zhì)量控制，以及做出來以后產(chǎn)品市場能不能認，經(jīng)過了很長時間的磨合。
“我們既嘗到了研制成功的喜悅，也嘗到了產(chǎn)業(yè)化的艱辛。”江風益將這些經(jīng)歷告訴他校園里的學生，在大學研究室里做研究做100次成功1次，就可以說成功;做100個樣品做成1個也可以說成功。但是做產(chǎn)業(yè)則不同，它對成本的控制、合格率、質(zhì)量、性價比等等方面的要求非常高。在省委省政府、市委市政府的大力支持以及晶能光電投資方的幫助下，硅襯底LED技術(shù)成功從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。晶能光電因此成為世界上唯一一家推出硅襯底LED芯片的生產(chǎn)企業(yè)，走出了一條區(qū)別于美、日等發(fā)達國家發(fā)展LED的技術(shù)路線。
中國夢：讓“中國芯’照亮世界
硅襯底LED技術(shù)研發(fā)成功及其產(chǎn)業(yè)化，是我國LED照明產(chǎn)業(yè)從中國制造發(fā)展到中國創(chuàng)造的縮影。
“這個項目創(chuàng)造了LED照明第三條技術(shù)路線，已獲得授權(quán)專利147項，其中國際專利47項，實現(xiàn)了外延芯片核心部件每一層都有專利保護，自成體系，打破了日美等國在這個領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，也避開了與他們發(fā)展起來的藍寶石和碳化硅襯底LED技術(shù)路線發(fā)生知識產(chǎn)權(quán)糾紛。”硅襯底LED項目研發(fā)人之一、晶能光電(江西)公司研發(fā)副總裁孫錢博士說，“從國家戰(zhàn)略層面講，硅襯底技術(shù)是我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)路線，可以構(gòu)建中國完全自主的LED產(chǎn)業(yè)。”
“中國半導體照明將在世界殺出一匹黑馬。這匹黑馬就是南昌大學的江風益教授。”中國工程院陳良惠院士不吝褒獎。然而面對獲獎后來自四面八方的“點贊”，江風益卻說：“能走到今天是靠方方面面的支持，不光是我個人，是我整個團隊的付出，包括企業(yè)的團隊，是大家齊心協(xié)力的結(jié)果。”
基于硅襯底LED技術(shù)的成功研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，日前，江西省出臺《關(guān)于打造南昌光谷、建設(shè)江西LED產(chǎn)業(yè)基地實施方案》，提出要大力扶持硅襯底LED技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，推進硅襯底LED原創(chuàng)技術(shù)優(yōu)勢加快轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，實現(xiàn)由技術(shù)制高點邁向市場制高點，把南昌打造成全國的LED光谷，把江西建設(shè)成為全國領(lǐng)先、具有國際核心競爭力的LED全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)、制造和應用基地;并明確了今后五年LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標：到2020年，江西LED產(chǎn)業(yè)主營業(yè)務收入要在2015年的基礎(chǔ)上翻兩番，總量超過1000億元，力爭占全國的比重達到15%。
