案例01 半導體照明產業技術創新戰略聯盟：構建和完善產業技術創新鏈，提升產業核心競爭力

半導體照明是我國戰略型新興產業之一，在半導體照明產業技術創新戰略聯盟（簡稱“半導體照明聯盟”）的組織和推動下，我國半導體照明產業的技術創新鏈得以重構，整個產業的創新能力和競爭力獲得了明顯提高。

一、產業技術創新鏈不完善：制約我國半導體照明產業發展的瓶頸

半導體照明是指用第三代半導體氮化物材料制作的光源和顯示器件（包括發光二極管/LED和有機發光二極管/OLED），它具有耗電量少、壽命長、無汞污染、色彩豐富、可調控性強等特點，不僅可以替代白熾燈、熒光燈在照明領域的應用，還可廣泛應用于顯示、指示、背光、交通、醫療、通信、農業等領域，被稱為照明光源的又一次革命。

半導體照明技術的進步還帶動了整個第三代半導體技術的發展，是攻克光電子（光傳感、光存儲、激光器）、信息（光通信、光網絡、無線基站）、電力電子（電動汽車、輸變電、功率微波器件）、國防（紫外探測器、雷達）等領域的重要切入點和突破口，對新一代信息技術的發展具有極其重要的意義。

半導體照明屬于戰略型新興產業，應用市場潛力巨大。據歐盟預計，2020年全球半導體照明應用市場規模將達4900億歐元。世界各國早就認識到半導體照明產業的發展潛力，積極采取措施推動半導體照明技術和產業的發展。日本從1998年開始，發起了“21世紀光計劃”，美國在2000年宣布實施“國家半導體照明研究計劃”，韓國2002年啟動“GaN（氮化鎵）半導體開發計劃”來推動半導體照明技術和產業的發展，歐盟則在歐洲第七框架計劃中將半導體照明技術列入優先發展主題。

在國際上，半導體照明產業走向強強聯合，加強產業鏈、創新鏈的垂直整合的趨勢已經顯現。國外企業針對產業鏈關鍵環節加大研發投入，通過核心技術突破和專利的布局，形成圍繞全產業發展的技術創新鏈，以爭奪產業發展的主動權。例如，荷蘭飛利浦公司以芯片研發優勢，整合了照明控制和系統集成商CK公司及TIR公司，構建了全面、集成、強大的半導體照明產品線，并與荷蘭代爾夫特理工大學等研發機構全面合作開展聯合創新；美國芯片巨頭CREE公司成功收購封裝優勢企業香港華剛公司和應用企業LLF公司，完成產業鏈的垂直布局。

與發達國家相比，我國半導體照明產業發展起步較晚，市場發育不充分，產業內缺乏龍頭骨干企業，規模較小，產業組織呈現弱小散亂的局面。按照產業鏈條劃分，半導體照明產業鏈可以分為襯底材料、外延片、芯片、封裝及產品應用等各個環節。在半導體照明外延片、芯片方面，呈現以日、美、德為第一方陣，我國的臺灣地區和韓國緊隨其后，中國（大陸地區）等積極介入的梯次分布狀況。日、美、德三國掌握著外延片和芯片的核心技術，控制高端產品生產。日本的Nichia（日亞化工）、Toyoda Gosei（豐田合成），美國的Gelcore、Lumileds、Cree Lighting，德國的Osram等企業擁有高端藍光和白光半導體發光二極管的核心技術。

我國的半導體照明企業已經超過4000家，主要集中在產業鏈的低端封裝與產品應用環節，且國內封裝企業規模普遍偏小，具有一定規模的企業年封裝能力也僅2億～4億只（一般認為封裝產能超過10億只每年才具有國際競爭力）。在技術創新上，以追蹤模仿為主，創新能力薄弱，總體技術水平不高，而且國內缺乏專業技術研究機構提供技術支撐，高端技術人才缺乏，研發資本投入不足。我國的半導體照明企業無論是在技術積累、人才積累，還是在資本積累方面均處于劣勢，難以應對日趨激烈的國際競爭形勢。半導體照明產業發展需要構建從材料、外延、芯片到封裝、應用的跨技術領域產業鏈，產業鏈不完善已經成為制約我國半導體照明產業發展的關鍵問題。

二、聯盟通過構建產業技術創新鏈有效增強產業創新能力

國際發展新形勢對我國弱小的半導體照明產業形成強大的發展壓力，國內半導體照明產業國際競爭力的提升迫切需要技術創新鏈的支撐，但國內松散的產、學、研合作關系，分散的技術創新目標，不利于集聚技術創新力量，難以形成支撐產業發展的創新鏈條，迫切需要創新產學研結合的組織模式，建立協同創新的信用機制、責任機制和利益保障機制，形成持續穩定、有法律約束的合作關系，構建引領和支撐產業發展的聯合艦隊。

2004年，46家企業、科研院所和高校在科技部的支持下，按照“自愿、平等、合作”原則自發成立了國家半導體照明工程研發及產業聯盟（China Solid State Lighting Alliance, CSA）。聯盟成員單位逐步發展到334家，涵蓋了產業鏈上中下游以及來自海外的知名企業和研究機構。2009年，在國家半導體照明工程研發及產業聯盟常務理事單位的基礎上，16家龍頭企業、骨干科研院所和高校組建了半導體照明產業技術創新戰略聯盟。

半導體照明聯盟成立以來，積極組織聯盟成員承擔國家重大科技項目，開展技術研發，為國家重大工程提供產品，形成了企業提供研發經費、工藝驗證條件、參與產業技術標準制定，科研院所與大專院校提供研發條件、開展技術攻關、人才培養并承擔國外先進技術的引進、消化吸收與再創新的明確分工。半導體照明聯盟在構建產業創新鏈上發揮了重要作用，有效地提升了我國半導體照明產業的整體競爭力。

（一）集成產業創新資源，促進產學研緊密合作

半導體照明聯盟集成了產業內的主要創新資源。聯盟核心成員單位代表了我國半導體照明產業的中堅力量，涵蓋了上中下游及海內外優勢技術創新力量。截至2011年底，聯盟企業成員營業收入總額121億元，占到全產業的7.3%。為應對國外針對半導體照明產業的集體專利訴訟，聯盟完成了對國外產業競爭對手的專利分析，并收集173項專利，成立聯盟企業專利池。

半導體照明聯盟集成產業創新資源進行產學研合作。北京新材料科技促進中心、中科院半導體研究所、北京大學、南昌大學、廈門華聯電子有限公司、廈門三安電子有限公司等研發機構和骨干企業緊密依托半導體照明聯盟進行技術研發，獲得了半導體照明測試平臺關鍵技術研究與設備開發、智能化半導體照明光源開發技術、白光LED熒光粉產業化關鍵技術、寬色域白光LED制造技術、功率型白光LED新型光源制造技術等核心技術成果。

聯盟面向企業需求組織共性技術研發項目的合作研發：5家科研機構（中科院半導體研究所、中科院長春光機所、北京清華城市規劃設計研究院、荷蘭代爾夫特理工大學、國家電光源質量監督檢驗中心）投入設備和研發人員106人，17家企業投入研發人員62人和5100萬元項目經費進行半導體照明產品規格接口研究；LED照明產品可靠性加速測試與分析；白光LED封裝材料與制造工藝；基于高分子載體的LED多功能系統二維與三維集成技術4個共性技術研發項目的合作研發。目前，聯盟已完成專利分析、樣品制作、技術規范初稿編制，相關專利申請工作已經開始，項目成果由聯盟與17家企業共享。

聯盟成員中的科研院所和高校等成員單位的技術研發成果，通過聯盟實現了高校產業化。例如，中科院半導體研究所半導體照明外延芯片制備技術成果轉移至江蘇揚州中科半導體照明有限公司并吸引了中材集團60億元的投資，北京大學半導體照明襯底材料制備技術轉移至東莞市中鎵半導體科技有限公司等。

（二）制定產業技術創新路線圖，引領產業創新發展

產業技術創新戰略聯盟對半導體照明產業鏈進行了梳理，開創了與藍寶石、碳化硅相抗衡的硅襯底半導體照明技術路線。聯盟圍繞從上游外延芯片、中游封裝到下游應用的技術創新需求，構建了從上游圖形襯底材料、襯底剝離工藝、新型白光照明技術，中游新型封裝結構、散熱設計、熒光粉涂敷技術，到下游燈具和光學設計、驅動電源等技術創新鏈。

聯盟參與《半導體照明科技發展“十二五”專項規劃》《半導體照明節能產業發展“十二五”專項規劃》《半導體照明產品替代低效照明產品的技術路線及政策建議研究》《半導體照明節能產業發展意見》《廣東省LED產業發展規劃（2010—2015年）》《東莞市半導體照明產業化基地發展規劃》《南海區半導體照明產業發展戰略規劃》《武進半導體照明產業技術路線圖研究》等國家和地方的產業技術規劃或產業技術路線圖的制定。通過制定產業規劃和產業技術創新路線圖，明確了產業技術發展的方向和關鍵環節，為聯盟組織研發奠定了基礎。

（三）突破產業技術薄弱環節，提升產業整體創新能力

我國在半導體照明技術方面進展很快，在硅襯底LED芯片產業化、紫外短波長LED、MOCVD重大裝備、功率型白光LED封裝水平等方面取得突破。例如，在國際上首次推出具有自主知識產權的硅襯底LED芯片，光效超過90 lm/W，已實現產業化；我國深紫外LED器件的研發處于國際領先水平；功率型白光LED封裝光效達到130 lm/W，接近國際先進水平。2010年，我國產業化大功率LED芯片光效超過100 lm/W，與國際先進水平的差距縮小到2～3年；封裝達到國際先進水平（120～130 lm/W）；在國際上首次推出具有自主知識產權的Si襯底LED芯片，光效超過90 lm/W，已實現產業化。一部分下一代核心技術與國際水平處在同一起跑線上，如深紫外LED器件的研發處于國際領先水平。我國在半導體照明領域申請的專利數量近年也在快速上升。2010年，我國LED相關專利申請共30682項，約占全球LED專利申請數量的27%,2001—2009年平均增長率為33%，明顯高于全球平均水平，而且下游應用專利申請優勢明顯，應用方面專利約占總數的76%，其中道路等功能性照明應用領域處于國際領先地位。但我國在半導體照明技術創新鏈的上游仍相對薄弱，如200 lm/W中長期技術基礎理論研究、GaN同質襯底外延技術、無熒光粉LED外延技術等方面成為整個技術創新鏈的短板。

半導體照明聯盟承擔了“十二五”國家科技支撐計劃“半導體照明應用系統技術集成與示范”重點項目。圍繞產業鏈，組織上下游優勢單位，產學研共同合作，開展了燈具的產業化關鍵共性技術、系統集成技術、LED模塊化、標準化、系列化光源及產品研發。在高技術研究發展計劃（“863”計劃）的“大尺寸Si襯底GaN基LED外延生長、芯片制備及封裝技術”項目中，聯盟充分發揮技術咨詢和指導作用，協調項目共同承擔單位之間的關系，協助“863”計劃項目管理單位在項目立項、組織實施、評估、驗收、結題等各項工作。硅襯底技術的突破形成了國際上藍寶石、碳化硅、硅襯底半導體照明技術方案三足鼎立的局面，這不僅避開了日本日亞、美國CREE等眾多公司的專利圍剿，還為提高電光轉化效率、降低成本提供了一條全新、可期、有廣闊前景的技術途徑。項目完成后將形成年產1000萬只以上的功率型Si襯底LED芯片與封裝生產線，使芯片生產成本低于0.7元/瓦。

基于我國高校、科研院所等相關研究力量分散，企業尚不具備獨立建立研發機構的條件，國家投入不足的現狀，為進一步彌補我國半導體照明產業上游研究薄弱的不足，半導體聯盟牽頭組建半導體照明聯合創新國家重點實驗室。實驗室的組建得到了科技部、發改委、財政部等部門的積極支持。2012年1月20日，科技部批復建設半導體照明聯合創新國家重點實驗室。實驗室初期集中建設場地在中國科學院半導體研究所內，實驗室及辦公場地面積5000余平方米，安放包括材料外延設備、芯片工藝設備、芯片封裝測試設備等104臺套，設備價值近億元，可進行半導體照明技術中的基礎材料技術、核心關鍵器件、共性應用技術等方面的研究工作。

（四）制定產業標準，推動產業協同發展

半導體照明聯盟組織研究制定產業技術標準，鞏固產業技術創新鏈。我國牽頭并擔任主席職務的ISA國際聯盟已取得初步的工作進展，包括設立國際標準技術委員會，制定《全球半導體照明產業發展規劃藍圖》。

在加快半導體照明產業標準體系建設上，聯盟更是做出了不懈努力。聯盟根據技術創新鏈部署，成立以引領性、前沿性研究為基礎的標準化技術委員會，重點開展可靠性測試方法、模塊接口、智能控制、創新應用等技術支撐的標準研究與制定；已制定并發布《整體式LED路燈測量方法》《寒地LED道路照明產品技術規范》等13項技術規范，其中，路燈、隧道燈技術規范已被三部委招標采納，聯盟組織編寫的筒燈、射燈技術規范被立項為四項國家標準。聯盟還發起“半導體照明產品質量保障標識”活動，公布客觀、真實的產品數據與指標，接受社會監督和評價。未來聯盟還將會同相關行業主管部門，加強半導體照明標準戰略與半導體照明標準體系的研究，共同推進標準化工作的進程。

（五）培育和擴大市場，推動成果轉移轉化

聯盟在重大工程中實現集成應用。聯盟突出集成產業創新的優勢，組織上下游主要成員單位聯合完成人民大會堂主席臺、國家大劇院、國慶60周年天安門大型顯示屏、奧運“水立方”“十城萬盞”等LED重大示范工程，有效培育市場，加快了科技創新轉化為實際產品的效率和水平。

聯盟積極推動半導體照明產業政策和標準的制定與實施。聯盟協助國家發展改革委、科技部、工業和信息化部、財政部等六部委編寫的《半導體照明節能產業發展意見》已于2009年發布。在聯盟的積極配合和支持下，全國照明電器標準化技術委員會制定了12項國家標準，工業和信息化部半導體照明技術標準工作組制定了9項行業標準。2010年，聯盟還積極推動海峽兩岸簽署了數據對比、測試方法研究合作意向書。

聯盟通過開展廣泛的區域和國際合作，積極拓展在半導體照明標準、檢測、應用等領域的國際性交流合作，通過項目、標準、示范等手段，不斷拓展半導體照明產業的國際市場。聯盟建立了與美國環保署、美國技術標準局、美國固態照明技術與系統聯盟等組織的溝通渠道。聯盟連續舉辦了7屆“中國國際半導體照明展覽會暨論壇”，吸引了16個國家和地區的代表參加。2010年，聯盟發起成立國際半導體照明聯盟（英文簡稱“ISA”）。國際半導體照明聯盟促進中國、美國、韓國、澳大利亞、新西蘭在產業、標準、檢測等方面的合作。聯盟作為世界銀行/國際金融公司“照亮非洲”項目在中國唯一授權的合作機構，組團赴肯尼亞參加“照亮非洲”2010年全球商務會議及展覽會，參與企業獲得訂單超過兩億美元，聯盟成員國家電光源質量監督檢驗中心成為“照亮非洲”項目的合作檢測機構，為非洲市場的照明產品提供檢測服務。科技部還指定聯盟在“中非科技伙伴計劃”框架下，作為中方執行機構在肯尼亞建立中肯高效離網照明中心和中肯半導體照明示范工程。

三、半導體聯盟的啟示

我國半導體照明產業實現了從封裝制造到外延、芯片制造的升級和蛻變，并以低成本優勢確立了其在全球半導體照明制造領域的地位，半導體照明產業的進一步發展必然要向高研發投入、高利潤的產業創新鏈前端移動。

（一）聯盟是推動形成產業創新鏈的重要組織形式

半導體照明產業聯盟成為打造半導體照明產業創新鏈的重要組織形式。在產業發展初期，完善從材料、外延、芯片到封裝、應用的半導體照明產業鏈成為制約我國半導體照明產業發展的關鍵問題。為應對日趨激烈的國際競爭形勢，半導體照明聯盟集成了產業內的主要創新資源，推動了產業創新鏈的形成。聯盟核心成員代表了中國半導體照明產業的中堅力量，涵蓋了上中下游及海內外優勢技術創新力量。半導體照明產業的上下游企業與研發機構在聯盟的組織下形成合力，通過承接國家科技支撐計劃、高技術研究發展計劃等重大科技項目組織大學、研究機構針對產業共性技術和關鍵技術進行研發。企業借助于聯盟平臺獲得技術和服務，并在參與聯盟組織的技術研發過程中培養自身的技術人員，顯著提升了企業創新能力，為產業轉型升級奠定了重要基礎。

（二）按照產業創新資源基礎條件選擇聯盟的運行方式

半導體照明產業聯盟通過國家重點實驗室、服務平臺、國際半導體照明聯盟，搶占技術創新與產業服務兩個制高點；通過半導體照明聯合創新國家重點實驗室建設公共技術創新平臺，打通技術創新鏈；通過展示交易與科技服務平臺建設，完善產業生態系統；借助國際半導體照明聯盟平臺，推動中國與全球產業對話與合作，增強中國半導體照明產業的國際影響力和話語權。半導體照明產業聯盟還在產業鏈后端的產品需求方面發力，組織聯盟成員聯合完成人民大會堂主席臺、國家大劇院、國慶60周年天安門大型顯示屏等LED重大示范工程。這些示范工程有力地提高了行業用戶對半導體照明產品的認同程度。

特別是，半導體照明聯合創新國家重點實驗室成為聯盟整合半導體照明產業分散的創新資源的核心載體。實驗室定位為在聯盟決策委員會領導下的，不隸屬于任何單位的技術創新實體。聯盟按照資源所有權與使用權相結合、集中與分布相結合的模式構建半導體照明聯合創新國家重點實驗室。該實驗室具有共同投入、分工明確、責權清晰、知識產權共享、研發成果快速產業化的特點，具備了以經濟的紐帶與創新的力量推動我國半導體照明節能產業可持續發展的雛形。

（三）針對薄弱技術環節重點突破是構建產業創新鏈的主要推動力

針對我國半導體照明產業技術創新鏈的短板，聯盟承接了國家科技項目，開展了燈具的產業化關鍵共性技術、系統集成技術、LED模塊化、標準化、系列化光源及產品的研發；牽頭組建了半導體照明聯合創新國家重點實驗室，開創了硅襯底的半導體照明技術路線，完成了可靠性加速測試與分析的初步破壞性試驗和快速評估方法驗證，建立了驅動測試平臺，制定并發布了13項技術規范，協助國家管理部門形成了12項國家標準和9項行業標準。半導體照明產業聯盟的技術研發表現出離市場近、無縫轉化、產業化快、創新效率高、創新要素流動快的特點，使聯盟成為構建產業創新鏈的主要推動力。

陳寶明