從2003年“國家半導體照明工程”啟動至今，我國半導體照明產業已走過近十年發展歷程。這十年間，我國半導體照明產業飛速發展，并朝著大眾化應用目標大步邁進。為了回顧這一發展歷史，本刊特開辟“十年LED路”欄目。本欄目將以時間為軸，以事件為框架，以人物為靈魂，用獨特視角回顧產業十年進程中那些顯現出智慧光芒、卓越創造力和非凡品格的人們，感謝他們為行業做出的貢獻!
一個晴日的午后，在當年半導體照明產業起步時還是一棟破舊小樓，如今已是中科院半導體所“研發新樓”的CSA現址，我們迎來了陳皓明教授，他在一輪輪的四季交替中培育并伴隨半導體照明產業從初萌一點點成長壯大。
陳皓明教授身姿挺拔，一襲黑色風衣更平添了幾分瀟灑，他講起話來并不激昂，循循善誘且不失幽默，讓每一個在座聽講的人時而開懷，時而陷入沉思。
陳皓明教授是清華大學研究生院原常務副院長，清華大學物理系歷任副系主任、系主任，也是清華大學突出貢獻獎得主，1996年起先后擔任國家863計劃新材料領域專家委員會委員和光電子材料與器件專家組組長、973計劃新材料領域咨詢專家委員會專家。他是LED產業發展見證人之一，而他卻介紹說，“自己的工作像工會一樣——不做LED的研究，只是組織大家研究”。
在“播種”并用心澆灌半導體照明產業發展的道路中，陳皓明教授也反復驗證著恩格斯的那句言，“社會一旦有技術上的需要，這種需要就會比十所大學更能把科學推向前進。” 陳皓明教授當初就是抱著這樣的心態，推進產業的一步步發展。
當前，隨著LED照明應用的快速推進，全球萬億元的照明市場已經向LED產業敞開，LED照明應用將帶動半導體照明產業第三波發展高潮的趨勢已經明朗，當初的“播種”終于等來了枝頭的繁花。
初期發展與創新思路
“我國LED的研究大概是從上個世紀60年代開始，發展很慢。改革開放以后，在玩具、儀器儀表、信號燈產業帶動下，我國開始引進在臺灣做好的功率很小的磷化鎵、砷化鎵外延片，做簡單的封裝、加工工作，前端利潤空間大的外延、芯片還做不了 ” 陳皓明教授娓娓道來。
在陳皓明教授的記憶中，LED產業發展的第一個契機是在1995年年底，當時的電子工業部所屬的企業——南昌746廠引進了一臺德國量產型的GaP液相外延設備，有了這臺設備外延、芯片就可以批量生產，這臺設備軟件加硬件的投資將近90多萬美元，在當時的中國來講是一筆巨資，企業買不起第二臺，那時便下決心在這臺設備的基礎上研發生產出自己的外延設備。“從某種程度上來看，這是中國第一條LED獨立生產線，也就是說直到第八個五年計劃完成的時候我們才有了自己的生產線”。
1996年我國“九五”計劃正式啟動，這一年，陳皓明教授被科技部聘為863材料領域專家委員會委員，負責功能材料光電子領域，開始了他與LED的正式結緣。“863計劃將‘讓我國LED工業發展起來’作為其中的一項重要任務，并首先選定在材料領域設立一個重大項目。當時，電子工業部副司長鄭敏正、中科院半導體所王占國院士和我在一個組，我們三個人開始琢磨這個項目。”陳皓明教授講述到。
當時從全國范圍看，LED有一些相對集中的發展區域，“我們從區域上作了劃分和部署，南方以江西為基地，把原來的南昌746廠和南昌大學，以及長沙48所(中國電子科技集團公司第48研究所)組成一個協作結合體，讓他們聯合起來研發普通亮度的紅、綠光芯片使之達到規模生產并形成獨立發展能力;中部地區以山東大學和當時的電子工業部第13研究所(現中國電子科技集團公司第13研究所)這兩個單位做高亮度黃、橙光產品;北方以長春物理所和長春半導體廠這兩家單位聯合起來解決紅光高亮度發光二極管芯片”。
“這樣布下去，當初也捏了一把汗，因為中國對半導體LED液相外延的生產設備研究沒有把握，原來的機制下做出來的設備只有研制的當事人能使用，用戶卻常常不滿意。我們認為重要的是要改變機制，否則先進設備永遠做不出來”。所以要求這幾家院所的研發信息完全互相開放，進口設備也完全開放，“協作體內所有人怎么參與都可以，所有的技術資料都公開”，形成一種全新的研發氛圍。
這些項目在“九五”計劃末驗收時，都按戰略目標取得了成果，談起這一階段的成果及對于LED產業后來的影響，陳皓明教授總結了以下幾點：第一是創新性地走出了一條設備研發與工藝結合的發展道路，為我國重大儀器和設備的開發樹立了一個模式，如把科研經費交給746廠，讓48所與746廠共同組成研發團隊，后利用746廠的設備進行產品開發及工藝再創新，而驗收時必須在746廠(使用方)現場驗收，如此只用了300萬元就做成了量產型GaP液相外延設備。第二是培養了一批人，這些人都成為LED產業后來的重要推動人物。
然而LED中最難研究的是藍光。1994年，日本人中村修二首先宣布取得了第三代半導體氮化鎵的突破，研制出第一只藍色發光二極管，由此人們看到了白光LED的曙光以及GaN基LED廣闊的市場前景和巨大商機。藍光的出現在光電界是一個很重要的突破，用陳皓明教授的話講：“一下子就轟動了”，也由此引發了產業內對GaN基LED研究和開發的熱潮，并逐漸進入到應用市場領域。
我國對藍光的研發部署其實并不晚，1996年在中科院半導體所、北大、清華、中科院物理所開始立項研究，即以中關村為核心的四個“大院大所”承擔著藍光的研發工作。到1999年末，負責“藍光”技術研發的這四家院所都表示“已經出光”，但是光效率還非常低。“窗簾全部拉上，然后拿著電極，里面還用黑布再罩一下，之后通電一下，研究人員興奮的問我，‘陳老師，藍光你看見了嗎?’而當時國際上已經開始能在市場上銷售藍光LED，價錢很貴，好幾美元一個。”陳皓明教授詼諧地描述了當時艱難的、也是里程碑般的藍光歷程。
而正是這點藍色的星星之火點亮了我國 “十五”期間的LED大發展。
全面布局與市場導向
“十五”計劃伴隨著21世紀的到來，由原來專家組的一部分人組成9人“光電子材料和器件”專家組，陳皓明教授任組長，“當年是一幫少壯派，他們比我都小很多。”其中的很多人如今成為知名院、所的中堅力量，陳明教授不無感慨地講道。
專家組開始研究“十五”計劃到底光電子領域做些什么，“我們想了兩條，第一就是國際上有的LED關鍵技術必須突破;第二是我國特有的、有優勢的，必須發揚。”
明確了戰略布局的指導思想后，“我們把‘氮化鎵’作為重中之重，因為已經看到了氮化鎵藍光會迅速發展的趨勢，而且它的發展會帶來半導體行業的重大變革，” 陳皓明教授強調說，“不能說成是革命，因為它不會推翻什么，但是它會變革。”當然那個時候還沒有提出半導體照明的概念，但是陳皓明教授說專家們看到氮化鎵的優勢：氮化鎵的禁帶寬度大，所以能耐高溫，適合做高頻高溫器件。其次，氮化鎵的發光短波長，大大填補了可見光波段。當時LED發光效率不到10lm/W，但是專家組已瞄準了照明這一目標。由此，專家組將光電子領域的高技術發展分成三塊，第一是氮化鎵，第二是人工晶體，對此陳皓明教授補充說“這是我國特有的，我們國家做得比較好的”，第三是光通信器件，包括各樣的調制器。
關于具體的布局情況，陳皓明教授介紹說，“當初863計劃的宗旨就是要把技術轉化為產品，于是我們提出，‘十五’計劃第一不能光是做展品，要讓它變成產品，必須要系統的考慮問題，相關的材料和技術都要配套布局。”陳皓明教授著重指出，863計劃把重心放在產業技術鏈的中上游：我們啟動了上游核心材料的研究，如MO源,“十五”期間給予持續關注和支持。基礎材料方面，如Al2O3襯底，布局在上海光機所和深圳淼浩公司;高純氨布局在大連。關鍵設備方面，基于液相外延爐項目已經獲得成功，這次啟動MOCVD外延爐的研發。
陳皓明教授認為中國發展MOCVD外延爐設備不能盲目照抄國外的技術，必須要做以理論模擬為先導的研究。MOCVD外延爐設備中最關鍵的技術問題是氣場分布、溫場分布和反應動力學等問題，當時請來了清華大學流體力學的研究人員加入到研發隊伍中。“我們又到48所去協商，問他們是否有興趣再來承擔研發設備的工作。經協商48所準備和南昌大學合作，專家組采取之前的辦法——產品可以使用以后再到用戶方(南昌大學)驗收。”到2005年，布局的項目基本成功：48所與南昌大學合作的MOCVD外延爐設備投入生產，7片機已經與2000年的國際水平持平。
但至今讓陳皓明教授遺憾的是MOCVD外延爐設備的研究后來沒有跟上，“如果當時再‘燒一把火’，我國的MOCVD外延爐設備的國產化問題也許可以解決得快一些”。MOCVD外延爐設備現在已經成為產業發展的心腹大患，特別是隨著產業的發展，這一核心設備已經成為產業快速發展的絆腳石。“最可惜的是當時的隊伍已經散了，如果繼續研發，還要從頭再來”。
此后，我們開始考慮如何進行市場導向。“十五”期間863計劃在產業前段已取得一定的成績，但從整體發展來看，產業還是要依托市場，用市場的需求來拉動上游技術的發展。“2003年，我們建議科技部要加強中下游應用技術研究，要單獨建立攻關項目進行支持，特別是要側重推動市場發展。”陳皓明教授講到。
“當年時任科技部高新司司長的李健準備做一項LED產業的攻關計劃，我們商議可以把這個攻關計劃的錢放在下游應用上，把下游的‘火’給點起來，等到這些應用行業或者應用技術領域發展起來，對上游自然就會產生一種強烈的吸引力。當時我認為推動下游發展我們做863科研的人做不了，民間機構更適合發動下游的技術。于是，北京麥肯橋咨詢管理有限公司，進入了我們的視野，我們希望引進一個專業的第三方來推進和落實這一計劃，這在當時還沒有先例，引起了很大的爭議，而實踐和后來的成果證明了我們的選擇是正確的：以吳玲女士為核心的這支隊伍成為產業推動的重要力量——國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)”。
接著陳皓明教授回憶到，“2003年正值非典最嚴重時，我們(李健、陳皓明、吳玲)聚在科技部高新司，一起討論LED的發展。半導體照明的真正市場推動就是從那以后才正式開始的……”這就是國家半導體照明工程的啟動。
2003年6月，科技部聯合工信部等緊急啟動了國家半導體照明工程，工程根據我國的國情確立總體目標：抓住照明革命的歷史機遇，瞄準成熟的產業技術(低成本技術)，以近期解決市場應用和產品的性價比，中遠期培育新興的大功率通用照明(白光)產業為目標，從形成一個完整產業鏈的角度出發，體現政府引導、企業主體、市場化運作的原則;以應用促發展、解決產業化的關鍵技術和原創性核心技術，形成一批專利、培育一批企業、建設一批基地，形成有自主知識產權的標準體系，最終發展成為具有國際競爭力的中國半導體照明新興產業。
具體目標是：解決功率型半導體芯片設計、功率型LED封裝技術及熒光粉等封裝材料制備等產業化關鍵技術，開發出市場急需的特殊照明應用產品，形成原創性核心技術和一批專利;建立具有自主知識產權的半導體照明評價標準和知識產權聯盟;建設半導體照明特色產業與應用示范基地，培育一批掌握核心技術的高技術企業。此外，國家半導體照明工程還進一步明確了工程的組織措施和上海、大連、南昌、廈門等四大示范基地的開發。這一工程使我國半導體照明工程進入實質性推進階段。
天時地利人和
“從整體來看LED這十年的發展是比較順利的，第一是技術的早期發展有力地推動了產業;第二，趕上了一個時機——節能減排的戰略需求;第三，在聯盟組織下，以及科研和行業的推動下進展比較順利。”特別是用下游需求的力量來引導研發的思路讓這個產業發展很快。“我們當初也考慮在價格暫時降不下來的情況下，推廣到民用還是有相當的困難，而且當時LED燈的亮度又不高，比如一個LED燈賣100元，買一個白熾燈才2元錢，老百姓絕對不會買LED燈”，陳皓明教授認為，第一步還是要走政府采購渠道，另外是走特殊用途渠道，比如飛機上的信號燈，城市的景觀照明以及安全更為凸顯的礦用照明。
可以看出，在LED推廣的道路上也是由小到大，符合中國國情的推廣方式，所以“整體過程中間沒有碰到大的問題，同時我們也采取了很多靈活的方式，比如與院所、組織機構來配合，在這個過程中，聯盟發揮的作用是院校專家做不成的。中國的LED現在做到世界上當前的地位，聯盟功不可沒，陳皓明教授認為，推動科研向產業轉化是一個非常重要的事情，“在這個過程中，創新不足是我們科研體系里面的一大問題。創新是一種探索，是別人沒有做過的事情。半導體照明的發展歷程對于我們國家來說是一次很好的探索——就是怎樣把實驗室的研究跟市場需求緊密的結合起來，我覺得這是一個很好的范例。”
“十一五”后期陳皓明教授因年齡原因沒有繼續跟進半導體照明產業，但其一直關心半導體照明產業的發展，并為聯盟的發展提供寶貴建議。與陳皓明教授這樣一位走在時代前沿學者的交流，自始至終貫穿著同一個感觸，無論從科學研究、教學、管理以及“哺育”我國半導體照明行業的成長。陳皓明教授始終踐行這他自己的一句話，“有人是用手做，有人是用眼睛看，但是歸根結底是要用心去完成。”
在陳皓明教授說“我的故事講完了”的時候，大家仍然沉浸在思考中，余音繞梁許久才爆發了掌聲。和陳皓明教授的交流意猶未盡，接著陳皓明教授談到，他退休后褪去多種職務的煩擾，依然關注信息技術的發展和應用，如：關注各大門戶網站，嘗試淘寶、應用微信等，意在不能做新時代的“文盲”。
