经济日报整版报道:十年鏖战苦 一朝亮剑寒 ——晶能光电自主创新纪实
一哄而上又遇经济下滑,使得被人们无限看好的LED行业进入寒冬期。2012年,全行业企业设备开机率不到60%,激烈的价格战导致了“倒闭潮”。这个刚刚起步的朝阳产业目前是遍体鳞伤。
然而,阴云密布中毕竟还有一抹亮色让人欣慰。在南昌,晶能光电(江西)有限公司却上演了一场“逆袭上扬”的好戏——2012年硅衬底LED产业链实现销售额突破5亿元,如今设备满负荷运行,订单交期已排到了2014年一季度。
“今年我们硅衬底LED产业链的销售目标是10个亿!”CEO王敏博士底气十足。工欲善其事必先利其器,王敏的底气来自他们掌握着具有自主知识产权的,目前全世界最先进的硅衬底LED技术。
鸡蛋也要碰石头
“中国公司?不会吧!”“是真的吗?”
当晶能光电宣布硅衬底LED技术研发成功时,国际业界一片哗然。
质疑并非毫无来由。此前蓝光LED芯片制备主要采用两种技术方案,一种是在蓝宝石衬底上制备,一种是碳化硅衬底上制备。在硅衬底上制备LED芯片虽说是业内梦寐以求的技术路线,世界各国研究者历经四十余年的钻研,却迟迟没有找到克服关键技术难点的理想的解决方法。
当时同样持有怀疑态度的还有现担任晶能光电首席技术官的赵博士。“我也着实吓了一跳!”那时的他,在国际著名公司从事蓝宝石LED技术的研发。
“鸡蛋也要碰碰石头。”2003年开始,研发团队就瞄准了硅衬底LED技术,尽管此前他们也研究蓝宝石LED技术路线,并成功转让了两项技术成果,但这种研究归根结底是一种跟踪与模仿,谈不上创新,更谈不上超越。“尽管蓝宝石是目前市场的主流技术路线,但由于蓝宝石衬底材料的条件受限,很难做到8—12吋,并且因散热性差难以剥离衬底消除应力,因而蓝宝石大功率LED具有性能局限性。而硅衬底材料尺寸大,容易剥离消除应力,衬底材料成本非常低,大尺寸硅衬底技术一旦获得突破,综合成本和性能会有其他两种技术方案无法比拟的优势,未来照明市场必将趋向于选择这种性能好可靠性高且成本低廉的技术路线。”王敏如是说。
事实上,王敏博士和他的团队还有另外一个考量:全世界60%-70%的LED产品将由我国制造,但我国LED企业均采用蓝宝石技术方案,其中布满了LED巨头精心埋下的专利地雷。过去10年,台湾许多LED企业曾为此困惑。日本LED行业是靠专利垄断发展起来的,美国LED的崛起,是因为其开发的碳化硅LED技术拥有自己的专利,获得了自己的一份天下。
如果说技术创新是LED企业市场竞争的筹码,那么专利就是技术创新的“护身符”。晶能光电深谙此理,从硅衬底LED技术取得突破开始,就非常重视专利布局。以硅衬底LED技术为核心,在外延生长、芯片制造、封装及应用等领域布局了专利网。到目前为止,晶能光电已公开或拥有专利200多件,主要是发明专利,其中美国专利29项,欧洲专利43项。这些专利是晶能光电长驱海内外市场的利器,也是未来抵御国际巨头专利诉讼的护身符。“随着我国LED事业不断发展壮大,国外LED厂商的专利大战将一触即发!从国家技术战略层面看,硅衬底技术路线是唯一有能力全面抗衡的。”回首过去,低沉的话语中是王敏沉甸甸的责任感。
“咬定青山不放松”。 2003年在10年研究跟踪蓝宝石技术的基础上,原研发团队经过一年多技术攻关,开发了硅衬底氮化镓基LED材料与器件技术,2005年实验室出产品,2007年中试成功,2008年小批量试生产。2009年量产……经过多年艰苦卓绝的攻关研发,从理论设计到实验室产品,再到中试,最后产业化,晶能光电的硅衬底LED技术日臻成熟,也引起了国际业界的高度关注。这是一项改写半导体照明历史的颠覆性新技术。国家863专家组对此项技术的评价是:这一技术改变了日本公司垄断蓝宝石衬底和美国公司垄断碳化硅基半导体照明技术的局面,形成了蓝宝石、碳化硅、硅基半导体照明技术方案“三足鼎立”的局面。台湾工研院的LED专家则将其誉为“终极路线”。
与此同时,晶能光电因在硅衬底LED技术上的重大创新,2010年被美国麻省理工大学创办的《科技创业》杂志评为“全球最具创新力企业50强”。在7个国家科技部863项目、4个工信部电子发展基金项目、2个发改委专项,还有多项省市科技和产业化项目的支持下,硅衬底LED技术逐步成熟。
随着晶能光电对硅衬底LED技术量产可行性的证实,一度怀疑的的“大佬”们也相继转身:从2011年起,美国普瑞光电将研发重心转向硅衬底技术;韩国三星、LG、日本三垦电气、剑桥大学、马德格堡大学等一大批知名企业和研究机构也纷纷“进军”硅衬底LED技术;2012的东芝公司投入巨资并收购了美国的普瑞公司,曾三次发布大规模量产消息,但始终未见其产品大批量问世。
迄今为止,晶能光电仍是全世界唯一实现硅衬底LED量产的厂家!
国际半导体照明联盟(ISA)的年度新闻评选结果无疑更具说服力。在“全球半导体照明2012年度新闻”评选中,“晶能光电硅衬底大功率LED芯片量产”的报道成功入选。
硅衬底的“产业化苦旅”
看着今天的晶能光电在LED业界的华丽转身。人们想象不到的是,最前沿的技术、超大规模的投入,始终在刀尖上跳舞的晶能光电,其硅衬底LED技术产业化之旅走得何其艰辛!
硅衬底技术实验室阶段取得成功,只是万里长征走完了第一步。正如赵博士所说,研发成功和实现量产是两个完全不同的阶段,在研发阶段,100个样品中有一个合格就算成功了,但要实现产业化,你要保证100个都是合格的,这中间要跨越的鸿沟难以想象。
在硅衬底LED技术产业化生产过程中,成品率、产品的一致性和均匀性是非常关键指标,这其中要突破的难题很多。“以硅衬底腐蚀为例,在实验室阶段可行,到试生产阶段却‘失灵’了。”赵博士告诉记者,实验室阶段,由于产品数量少用于硅衬底腐蚀的液体浓度与时间都很容易掌控,而到了试生产阶段,一方面浸泡的硅衬底数量多,另一方面市场上没有与硅衬底相匹配的腐蚀设备,这就导致产品良率大幅下降,刚开始良率甚至只有5%。没办法,只能买回相近设备,凭经验一点点改造。“这一改就是一年多!”
“制作硅衬底LED芯片有350多道工步,每一道工步都会遇到形形色色的问题,作为全球第一家‘吃螃蟹’的企业,由于没有可供参考的相关文献,也没有可资借鉴的经验,晶能光电每一步都是‘摸着石头过河’,交了昂贵的学费。”负责生产的副总裁梁伏波感慨地说。
天道酬勤。2009年晶能光电实现硅衬底小功率LED芯片量产,并迅速在数码产品领域确立了行业优势地位。可他们没有时间停歇,LED在照明领域的应用市场已经开始增长。2010年晶能光电开始了新一代硅衬底大功率LED芯片的试制及产业化。
大功率LED芯片要求更高、技术难点更多,最关键的就是要得到更高质量的外延片,这是做大功率芯片的前提基础。不同时小功率芯片,大功率芯片衬底与发光材料之间应力更大。晶能光电尝试过多种方法,有些方法虽抑制了裂纹的产生,却降低了硅衬底材料质量;一些方法的重复性、稳定性和一致性不能过关,无法实现产业化等等。
经过无数次的实验,晶能光电终于获得突破!2012年6月晶能光电突破了新一代硅衬底大功率LED芯片技术,并成功应用于路灯、矿灯、手电筒等室内、外中高端照明产品。
在陆续迎来的一系列技术突破背后,是一支强大的研发团队。王敏心里十分清楚,要做成世界级企业,必须有一批国际化的顶尖人才,用国际化的思维实现技术创新,引领前沿技术。在晶能光电独特的技术魅力的吸引下,一个个行业顶尖的华人无怨无悔地放弃国外优越的工作和生活条件,抛家别子,来到晶能光电实现他们的“中国梦”。
孙博士,“国家级人才”的年轻科学家,现任晶能光电的硅衬底研发副总裁。他在耶鲁大学读博士期间就一直研究硅衬底LED技术,在8英寸硅衬底上研发水平达到160流明/瓦,这项成果在投资界、工业界和学术界引起巨大反响。“我学习研究氮化物半导体已10余年,一直希望祖国在氮化物半导体的某个领域能在国际上立足并具有竞争力。”2011年底,孙钱加入晶能光电,开发了新一代硅衬底大功率LED技术,快速提升了硅衬底LED的技术水平。
现任CTO赵汉民是国家级人才入选者,几年前毅然辞掉国际知名企业的工作,加盟晶能光电。“等老了,看到中国的马路边、很多家庭使用的是晶能光电的产品,我会觉得很骄傲。”追逐梦想也意味着有所牺牲——平均两个月赵博士飞到美国探望一下妻子和一对子女。
在晶能光电,像孙博士、赵博士这样优秀人才还有很多:“能做点事,在这里还是很值”——陈博士曾在国际知名公司工作过,现任晶能光电外延副总裁;“我们是做一件让中国人自豪的大事。”——梁伏波,现为晶能光电芯片副总裁;“在这个团队里做事是十分开心的。”——涂洪平,现任负责运营支持和行政的副总裁……这样的名单还可以开出很长。他们正开创属于晶能光电的“传奇”。
跌跌撞撞的“找钱”路
技术并非要跨越的唯一“门槛”,资金也是其中绕不开的“拦路虎”。理论上,从基础科研的实验室阶段,到成果转化的中试阶段,再到形成生产力的产业化阶段,这3个阶段的投入比应该是1:10:100。而一台核心生产设备MOCVD就需要2000多万。公司刚起步时只有三台设备,一台搞研发,两台搞生产。2011年逐渐,买进了二十多台设备,资金投入,就可想而知!
2005年,晶能光电的“找钱”之路拉开帷幕。银行、投资商、民营企业……凡是当时能想到的或许可以筹些钱的地方,王敏一个没落下。“听到技术时他们都很兴奋,但了解到这还只是个实验室技术,能否成功还是未知数,考虑到投资风险,最后又都临阵退却了。”
机遇还是垂青执着的人。正当王敏博士一筹莫展之际,金沙江创投抛出了“橄榄枝”。原来金沙江创投一直想投资LED行业,当得知技术取得重大突破后,2005年一年,金沙江创投前前后后带领一批批专家、投资商轮番考察50余次后,形成了长达10万多字的技术考察报告。王敏这一年的主要任务有一项就是兼任司机,接机送机,一年多下来他的私家车跑了6万多公里。专注投资早期项目的金沙江创投决定投入1000万美元用于技术中试。
有了金沙江创投的这场“及时雨”,晶能光电人全身心投入中试,但产业化资金的需求量更大。这时,王敏又做出了在外人看来更为“疯狂”的举动——2007年吸引了由新加坡淡马锡(Temasek)牵头的第二轮风险投资4950万美元,2010获得由国际金融公司(IFC)牵头的第三轮风险融资5500万美元。融资的代价是原始股权被大量稀释。 “自己辛苦养大的孩子拱手让给别人,你甘心吗,不后悔?”面对记者的追问,这位看起来一身学者气的老总略显羞涩地笑了笑:“对我来说,控不控股,有多少股权并不重要,关键要看是否有利于晶能光电发展壮大。”
事实印证,王敏的选择是正确的。在风投持续的资金注入下,晶能光电每年用于技术研发的投入,都保持在销售收入的30%以上,2009年研发投入5000万元,而晶能光电当年的销售额才只有1000万元。现在,他们每年的研发投入都过亿元。
风投有风投的好处,但从前期接触到资金到位,周期太长。这时,往往银行的借贷资金就扮演了及时雨的角色。2008年试生产时急于购买一批德国设备,而晶能光电除了一块土地,能做抵押的只有信用。也属幸运,中国银行江西分行行长是个“技术迷”,为了了解LED技术,为了确认晶能光电的技术是否具备优势,他亲自跑到市场上买LED零配件组装灯泡,于是有了给晶能光电4000万美元的贷款。
2012年,晶能光电成功吸引央企中国节能环保集团大笔资金投入,正是因为王敏深信“背靠大树好乘凉”。“既然选择了远方,便只顾风雨兼程”。尽管晶能光电在爆发式地发展,但其规模还属弱小。据悉,全世界做LED的MOVCD设备约2000台,晶能光电希望达到200台的生产规模,但这需要大规模的资金投入。
抗拒诱惑的顽强坚守
“你相信CEO的工资比工程师还低吗?”
在采访中记者得知:王敏年薪在晶能光电排名20名以后!
不仅如此,这位旁人看来风光无限的老总,出差坐经济舱、住连锁酒店,即使外出也没有随行人员陪伴,就连唯一座驾仍是多年前置办的帕萨特......说起来令人难以置信,一向谦逊低调的王敏,其家族企业甚为庞大:污泥处理已经做到全国最大,汽车护理用品的车仆品牌是全国第一品牌,还拥有江西省最大的民办中学。
为什么还这样简朴?王敏的理由简单而质朴,“受过诱惑再想回归平静是不那么简单,LED虽说是高科技,但本质是制造业,制造业必须节俭才能生存发展”。
初秋的梅岭,一片浓绿。在南昌市太平镇,记者见到了如约驱车前来的王敏,尽管西装笔挺,但温和的眼神中还是泛着些许疲惫。询问后得知,前几天辗转于北京、西安的他,当日凌晨刚刚返回江西处理紧急公务,晚上7点还要再次赶往北京。
据了解,从2007年起,不断有跨国巨头向晶能光电提出控股意向,更有甚者,有意收购晶能光电。“这么多年,遇到的困难不计其数,有没有想过放弃?”记者单刀直入。“虽然一直从未轻松,但从未起过放弃的念头。做成一个世界级的企业是我们整个团队的梦想。被国外公司收购,或许我会更轻松,但对我们整个团队,甚至是整个国家都是一种遗憾。我们不想任由外国公司牵着鼻子走,否则产业报国从何谈起!”王敏身上有一种凝聚人心的人格魅力,在他的身边,创始人、技术人、投资人,一个完美的团队和他一起在顽强地坚守着。
事实上,在上世纪90年代,王敏一度看好房地产和保健品行业,还曾为打好理论基础专门回母校攻读地产研究生和大学创办药学院。但自跨入于LED行业后,他再也没动过涉足其他领域的杂念。在他看来,“这个世界没有任何一个英雄无往不利,只有专注一件事情才有可能成就一个企业。”
现在,15000盏LED路灯照亮了南昌市的夜空,美国、德国、意大利、印度、智利,广州、上海、喀什、玉树等地,都有晶能的LED照明产品。
今天的晶能光电,频频收到来自海内外的溢美之词,但一向习惯于居安思危的的他们仍时刻保持清醒与冷静。正如王敏等人指出的,目前晶能光电实现量产的是2吋硅衬底LED,但硅的真正优势体现为更大尺寸的LED,如果只做2吋的芯片,就没有必要用硅衬底技术了;要是6吋芯片能量产,成本可降低1/3;晶能现在技术上的大坎都突破了,只是性能上需要不断优化,关键是提高合格率。不过,蓝宝石技术相当成熟,并在不断改进其工艺水平,在一段时期内依然具有相当的竞争力。“现在6吋硅衬底LED技术上我们暂时领先,但由于配套企业少、资金短缺,规模产业化成熟度还任重道远,而且东芝、三星等大量跨国企业正奋起直追,究竟是不是‘起了个大早赶了个晚集’还有待时间检验。我们目前量产技术上领先程度可能只有两三年。”
的确,相对于中国LED肩负的期望与使命来说,晶能光电目前还很弱小;相对于国际LED巨头强大的资金后盾和雄厚的技术储备来说,晶能光电目前还很弱小。
不过从他们走过艰辛历程,人们有理由相信:晶能光电能够继续以“愚公移山”的毅力、“舍我其谁”的魄力、“超人一步”的眼力,引领中国LED界走出国门、走向世界!