2015年度国家科学技术奖颁奖典礼拟于本周五在北京人民大会堂举行。江西省上报的“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”项目有望斩获技术发明一等奖。该技术发明正在撑起江西省千亿LED产业群。江西省近日印发打造南昌光谷、建设江西LED产业基地实施方案，目标为2020年全省LED产业总量超过1000亿元，占全国的15%。记者发现，A股上市公司联创光电、木林森、鸿利光电、阳光照明均有项目被纳入上述发展计划当中。“从高校发明，到政府扶持，再到上市公司的产业资本合力实践，这是一条非常漂亮的创新链条，希望他们能成为标杆。”一位产业经济学家如此表示。
硅基LED占半壁江山
江西省人民政府公报4日发布了《关于打造南昌光谷建设江西LED产业基地实施方案》(下称方案)，方案显示，江西省欲把南昌打造成全国的LED光谷，把江西建设成为全国领先、具有国际核心竞争力的LED全产业链研发、制造和应用基地，形成和强化产业规模优势、产业体系优势、产业技术优势。
值得关注的是，江西省欲大力扶持硅基LED技术全产业链发展，并将采取以硅基LED技术合作换产业发展的模式，推动硅基LED技术向外辐射。方案显示产业规模目标为，到2020年全省LED产业主营业务收入在2015年基础上翻两番，总量超过1000亿元，力争占全国的15%，其中南昌达到500亿元;技术分布中硅基LED技术全产业链达到500亿元。
方案提出，坚持自主发展与借助外力相结合的基本原则，依靠硅基LED原创技术优势，激发内生动力加快产业化步伐，提升硅基LED在国际上的地位和影响力。其中，区域布局上，南昌高新区重点发展硅基LED芯片和外延片生产设备等关键核心技术产品，以及原材料、支架、光学器件等配套产品。南昌光谷核心区四大中心规划显示，将利用国家硅基LED工程技术研究中心等，加大硅基LED技术攻关，弥补产业链薄弱环节，打造全省LED技术研发中心;推动省内企业牵头制定国家硅基芯片及其应用产品标准，构建省LED企业产品标准体系，力争进入国家LED产业标准体系。
此前，本报分析报道“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”项目(下称“硅基LED”)有望获得国家科学技术奖技术发明一等奖，该项目由江西省申报，也是本年度唯一一个入选该奖项初评一等奖的项目;项目主要参与人员包括南昌大学的江风益教授、晶能光电(江西)有限公司的孙钱等人。
彼时，有产业经济学家对上证报记者表示，在成本持续下降的背景下，硅衬底技术如若能获得资本大力追捧，LED产业格局有望被重塑。
多家上市公司参与其中
方案提出打造完整的产业体系，包括大力发展LED外延材料、芯片制造和器件封装，全面推进应用技术和产品开发，推动产业链企业建立有机联系，打造基于硅基LED原创技术的完整产业体系。重点项目显示，木林森、鸿利光电、联创光电、阳光照明等多家上市公司将受益。
方案显示，在上游芯片制造领域，将实行硅基、蓝宝石技术同步推进，硅基优先予以支持，强化硅基LED技术及应用领域的研究开发，重点发展大尺寸衬底材料制造等，加快产业化进程，将硅基LED芯片辐射到全国LED产业主要集聚区;重点项目包括晶能光电(顺风清洁能源子公司)年产10亿颗硅基紫光芯片生产线项目(南昌)、联创光电功率型红外监控系统用LED外延材料、芯片及器件产业化项目(南昌)。
中游封装领域，将突出硅基LED芯片大功率方向光的技术优势，深挖路灯、背光源、通用照明灯应用产品及汽车、家电等新的应用领域需求，重点发展硅基大功率LED封装，力争到2020年实现封装营收超过200亿元。器件封装跃升工程重点项目包括鸿利光电子有限公司(鸿利光电子公司)年产162亿只LED器件封装项目(南昌)、联创光电年产20亿只各类功率型红外监控系统用LED器件封装项目(南昌)、江西省木林森照明有限公司(木林森子公司)年产1000亿只LED发光二极管项目(吉安)。
下游应用领域则推动面向各领域的LED照明用品发展，争取到2020年实现营收800亿元;强调发挥硅基LED独特优势，全面开发汽车大灯、探照灯、手机闪光灯、全彩显示屏和背光源等特种照明及应用产品。照明应用开发工程重点项目涉及江西省木林森光电科技有限公司(木林森子公司)年产2亿套LED高效节能照明产品项目(新余)、江西阳光照明有限公司(阳光照明子公司)年产8000万只LED高效节能照明灯具项目(鹰潭)。
此外，方案还要求发展相应的配套材料和关键设备，包括着力突破硅基LED芯片加工关键设备金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)，力争到2020年实现营收200亿元。配套能力完善工程重点项目包括江西省木林森光电科技有限公司年产800万平米LED灯具线路板项目(新余)。
方案同时公布了相关保障措施，包括加大财政投入、强化金融支持、落实税收等相关政策、完善补贴措施等。
硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管简介
具有节能环保意义的LED照明产业，是国内外重点发展的战略性新兴产业。国际上现有三条LED照明 技术路线，分别是蓝宝石 衬底、碳化硅 衬底和硅衬底GaN基LED照明技术路线。其中，前两条技术路线分别是以日本和美国为主发展起来的，主要贡献者分别获得日美 两国最高科技 奖，蓝宝石衬底技术路线的三个主要发明人还获得了2014年度的诺贝尔 物理学奖，第三条硅衬底LED技术路线是由我国发展起来的，即为本项目发明成果。
第一条技术路线是目前产业界采用的主流技术路线，第二条技术路线属于“贵族”路线，成本高昂，其衬底及LED制备技术被美国公司垄断。蓝宝石衬底技术则主要掌握在日本公司手中，成本较低，这是目前市场上的主流路线;但蓝宝石晶圆散热较差，晶体垂直生长困难很难做到大尺寸、无法制作垂直结构的器件，衬底也较难剥离。而第三条路线就是中国自主发展起来的硅衬底技术，它弥补了前两大技术路线之不足。
在硅衬底上制备高光效LED一直是学术界梦寐以求的目标。然而由于硅和GaN巨大的晶格失配和热失配导致的外延膜龟裂、晶体质量差，以及衬底不透明导致的出光效率低等问题长期未能解决，致使业界普遍认为 ，在硅上制备高光效GaN基LED是不可能的，几乎被判“死刑”。本项目经过三千多次实验，终于在国际上率先攻克了这一世界难题，所生产的硅衬底LED各项指标在同类研究中均处于国际领先地们，并与前两条技术路线水平持平。在350mA下硅衬底功率型蓝光LED光功率高达657mW，电光转换效率达60%，封装成冷白光光通量达155lm，光效达146 lm/w，50mA电流下光效达到191 lm/w。
衬底又称基板，主要用于LED芯片制造过程中作为外延层生长，起支撑和固定作用。它与外延层的特性配合要求比较严格，否则会影响到外延层的生长，进而影响LED芯片的品质。
评价衬底材料要综合考虑以下几个因素：
衬底与外延膜的结构匹配
衬底与外延膜的热膨胀系数匹配
衬底与外延膜的化学稳定性匹配
材料制备的难易程度及成本的高低
