今年政府工作报告提出，启动一批新的国家重大科技项目，建设一批高水平的国家科学中心和技术创新中心，培育壮大一批有国际竞争力的创新型领军企业。全国人大代表、江西省南昌市市长郭安表示，我国硅衬底LED技术已经打破了欧美技术垄断，站到了全球LED产业价值链的顶端，建议国家将硅衬底LED上升为国家战略，支持硅衬底LED技术升级和产业做大做强。
全国人大代表、河北鹏远企业集团董事长朱立秋建议加快硅衬底LED技术大规模产业化发展步伐，上升为“十三五”时期的国家战略，让改写世界LED照明历史的“中国芯”在中国优先得到可持续发展，逐步让“中国芯”走向世界。
一直以来，LED芯片衬底市场就被蓝宝石和碳化硅两大技术二分天下，且核心技术均掌握在欧美及日韩等LED巨头手中。面对国际巨头在专利上的重重包围，硅衬底技术路线的备受肯定和全面铺开不仅标志着LED技术历史上的重大突破，更意味着我国将在LED上游的关键领域实现核心技术自主化。
撬动百亿级市场
在LED上游领域，硅作为一种衬底材料，与当前市场上大为流行的蓝宝石和碳化硅相比，具有低成本、大尺寸、高质量、能导电等优点，被认为是业界最佳的生长氮化镓蓝光LED的衬底材料。采用硅衬底技术的LED芯片具备散热好，产品抗静电性能好、寿命长，可承受的电流密度高等优点，适用于大功率LED照明，且由于硅芯片的单面出光，光指向性好、光品质好的特点，使其在LED手机闪光灯、汽车照明、高端室内照明等对光品质及方向性要求更高的领域极具优势。
如此高性价比的衬底材料，从研发到面世却历经了不少波折，甚至一度被认为“胎死腹中”。但经过南昌大学江风益教授以及晶能光电十余年的不断努力，如今硅衬底技术已经突破关键技术，并成功量产，成为比肩于蓝宝石和硅衬底的第三条革命性LED芯片衬底技术。
作为目前为止全球唯一一家量产硅衬底LED芯片的厂家，晶能光电在硅衬底技术上所取得的成就已有目共睹。其量产的硅衬底大功率LED发光效率已经超过160Lm/W，在同类产品中可与欧美日国际大厂水平相媲美，成功打破了国际大厂对高端大功率LED的垄断。此外，凭借着可靠性好、指向性好、高品质出光、性价比高等特点，晶能光电硅衬底LED在大功率照明领域已有广泛的应用，在某些高端市场如车灯照明、移动照明等已经占据了较大的份额；手机闪光灯已成功进入中兴、华为、联想等国内一线手机品牌。
正是这条与众不同的“芯”路径，让晶能光电自2012年以来实现了高速增长。据悉，在国内大部分LED企业利润严重下滑的市场背景下，晶能光电仍能保持30%的毛利率，销售收入连续三年近100%的增长。2012年开始满产满销，2013年收入3300万美元，2014年6099万美元。
目前以硅衬底LED技术为基础，以晶能光电为核心，通过产业链上、中、下游垂直整合，在全国已形成拥有12家企业的硅衬底LED产业链，初具集群规模，辐射带动效应明显。2014年全产业链实现产值20亿元，2015年达50亿元，未来三年可形成百亿产值规模。
企业争相布局
从当前LED芯片衬底市场来看，虽然蓝宝石和碳化硅（主要采用厂商为CREE）仍然占据着绝大部分江山，但除了晶能光电一家独大之外，几家国际大厂也在大力跟进硅衬底大功率LED芯片技术，如东芝购买了普瑞的技术后快速切入硅衬底；三星宣布接下来的技术路线和产品是硅衬底的芯片。
2014年7月初，东芝(Toshiba)宣布计划于年内正式大规模量产白光LED产品，目标为将其月产能大幅扩增至现行的150倍。而东芝所生产的白光LED，正是采用的2013年4月收购美国普瑞光电(Bridgelux)“GaN-on-Si”(硅基氮化镓)技术后共同开发的LED元件。据悉，东芝最终确定以功率半导体器件的8英寸晶圆技术为基础，并聚集了诸多研发人员，进行大规模硅衬底的研发工作。
此外，在硅衬底技术的发源地——江西南昌，也有多家企业参与其中。在江西省“十三五”规划里，依托硅衬底技术大力发展LED产业群是重头戏之一。江西省当地LED企业已经率先布局。
晶能光电是江西省硅衬底技术的“扛旗”者。该公司不仅授让了该项成果，而且在2008年5月实现了产业化。目前已成为全球第一家量产高功率、高性能的硅衬底LED芯片公司。据公开资料显示，晶能光电曾获金沙江创投大力投资，在其推动下，港股顺风清洁能源于2015年5月收购了晶能光电59%股权。根据双方约定，晶能光电将在市值30亿美元时独立上市。
总部位于江西的A股上市公司联创光电亦值得关注。据公司此前年报披露，早在2007年该公司开展的“基于硅衬底的光电子器件封装及应用”项目即获重大突破，2008年公司与南昌大学合作的“半导体照明高亮度功率白光二极管芯片开发及产业化”项目验收。
打破LED专利“魔咒”
随着越来越多企业的投入和硅衬底技术的日益成熟，LED芯片市场格局将有望被改写。众所周知，目前蓝宝石衬底和碳化硅衬底核心技术均掌握在欧美、日韩等国际巨头手中，对我国LED产业发展形成专利壁垒。而硅衬底技术则是一条完完全全由国人自主掌握核心技术的路线。
“我国LED照明产业起步较晚，但是发展迅猛。目前全球70%的LED照明产品在中国生产制造，我国LED生产企业数量在2万家以上，然而销量却未与之形成正比。这主要是由于中国缺乏关键技术所致。”南昌大学江风益教授表示。
“2010年以后，国内开始发展LED产业，市场主流是引进蓝宝石衬底技术的方式，但是国外专利体系完备，形成了专利封锁线，国内产品很难往外面卖，国外产品在国内利润又很高。”晶能光电(江西)有限公司外研中心副总裁付羿博士有着同样的担忧。
硅衬底技术的出现则另辟蹊径解决了我国专利缺失的问题。据悉，在硅上制备高光效GaN基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是不可能的事，硅衬底GaN基LED路线几乎被判“死刑”。
然而经过数千次实验，南昌硅衬底LED项目技术研发团队终于在国际上率先攻克了这一世界难题。同时，在晶能光电每年8000万元以上研发经费的推动下，所生产的硅衬底LED产品各项指标在同类研究中均处于国际领先水平，并与前两条技术路线持平。目前，晶能光电围绕硅衬底LED技术已经申请或拥有国际国内专利330多项，已授权专利147项，其中国际专利47项。
有望掀起LED“芯”革命
硅衬底LED技术从衬底源头上避开了蓝宝石衬底和碳化硅衬底技术路线所形成的国际专利围剿，可从小功率LED芯片技术到高难度的大功率LED芯片技术，形成自有的专利体系。同时它也是中国自主研发、拥有完全自主知识产权的技术路线，将构建中国LED产业标准，对我国的LED产业格局有望产生革命性的影响。
清楚LED发展历史的人都知道，硅衬底LED技术改写了半导体照明历史。“用普通的设备，更低成本的工艺生产LED”，美国麻省理工大学《科技创业》杂志2011年评选的“全球最具创新力企业50强”中，晶能光电凭此与Apple、IBM等公司一同上榜。
“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衬底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。”国家“863”专家组如是评价。
“中国已经超越美国成为全世界最大的LED应用市场，如果硅基氮化镓技术获得中国政府大力推广，中国市场的变化最终也会牵引全球产业变迁。”有LED行业人士如此分析。 除LED照明领域外，接受采访的业内人士均看好硅基氮化镓在集成电路领域的广泛应用。某LED上市公司研发人员表示，虽然公司暂未涉及硅基发光领域的研究，但非常看好硅基氮化镓与IC制程的结合，这可能将使得计算机CPU实现光子传输。一位业内致力于该领域的人士则称硅基氮化镓在硅光子、传感器、功率器件、RF射频等领域都具有广泛的应用需求。
“从国家战略层面而言，硅衬底技术是我国拥有自主知识产权的技术路线，完全可以构建中国完全自主的LED产业。未来，随着硅衬底高光效GaN基LED逐步在中国取得突破，它将打破由日、美公司的蓝宝石和碳化硅衬底的技术垄断，形成半导体照明技术三足鼎立的局面。”参与本次项目工作的晶能光电(江西)硅基LED研发副总裁孙钱表示。
