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80后“學(xué)霸”成長(zhǎng)記:如何在LED行業(yè)闖出了一片天

發(fā)布時(shí)間:2016-03-08 點(diǎn)擊數(shù):4077
晶能光電硅襯底小功率LED芯片量產(chǎn)后不久,研究再一次遇到困難,在硅襯底大功率LED芯片上,硅基圖形化技術(shù)開(kāi)始顯得“力不從心”,外延膜由于變形導(dǎo)致龜裂的問(wèn)題再次出現(xiàn),芯片制造技術(shù)不夠穩(wěn)定、合格率也比較低。

最困難的時(shí)候,一批留學(xué)歸來(lái)的熱血青年加入了晶能光電,以新的思路完成了硅襯底LED技術(shù)的“升級(jí)換代”,晶能光電率先于全球?qū)崿F(xiàn)了硅襯底LED技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。孫錢(qián)就是這批留學(xué)歸來(lái)青年中的一位。
  
“學(xué)霸”之路

初次見(jiàn)到孫錢(qián),這個(gè)80后的大男孩沒(méi)有記者想象的意氣風(fēng)發(fā),顰笑間略顯靦腆。

孫錢(qián),2002年從中科大提前一年畢業(yè),獲材料物理理學(xué)學(xué)士和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)工程學(xué)士雙學(xué)位,并榮獲中科大最高獎(jiǎng)郭沫若校長(zhǎng)獎(jiǎng),同年以全系第一名的成績(jī)免試推薦到中科院半導(dǎo)體所讀研;2005年碩士畢業(yè)后進(jìn)入耶魯大學(xué)深造,僅用四年獲得博士學(xué)位、并榮獲耶魯工學(xué)院最高獎(jiǎng)Becton獎(jiǎng);2011年入選中組部首批國(guó)家“青年千人計(jì)劃”,加入中科院蘇州納米所技術(shù)與納米仿生研究所(下稱(chēng)中科院蘇州納米所)和晶能光電;2012年入選江蘇省“雙創(chuàng)人才”計(jì)劃和蘇州工業(yè)園區(qū)“金雞湖雙百人才”,2015年榮獲國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金資助,2016年榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng);現(xiàn)任中科院蘇州納米所研究員、博導(dǎo),科技部高新司“第三代半導(dǎo)體材料”項(xiàng)目總體專(zhuān)家組成員,兼任晶能光電研發(fā)副總裁。翻看孫錢(qián)的簡(jiǎn)歷,妥妥一部“學(xué)霸”成長(zhǎng)記。

回憶往事,這個(gè)來(lái)自南通的農(nóng)家孩子表示,最初踏進(jìn)半導(dǎo)體大門(mén)就是為了“好找工作”。2002年本科畢業(yè)時(shí),因?yàn)榧揖潮容^貧窮,孫錢(qián)只能深埋出國(guó)進(jìn)修夢(mèng),選擇被保送到中科院讀研?!斑x擇半導(dǎo)體所就是因?yàn)檫@專(zhuān)業(yè)畢業(yè)后好找工作,趕緊掙點(diǎn)錢(qián),補(bǔ)貼家用。”孫錢(qián)大笑著說(shuō)。孫錢(qián)在中科院半導(dǎo)體所開(kāi)始跟隨導(dǎo)師楊輝研究員進(jìn)行氮化鎵薄膜的研究,這也為其后來(lái)踏入硅襯底LED埋下了伏筆。

一次同學(xué)聚會(huì)再次重燃了孫錢(qián)的出國(guó)夢(mèng)。 “每個(gè)月有2000多美元獎(jiǎng)學(xué)金啊,在國(guó)內(nèi)全職工作也掙不到這么多嘛,留學(xué)還能掙個(gè)學(xué)歷,開(kāi)拓視野?!睂O錢(qián)決定準(zhǔn)備出國(guó),1個(gè)月考過(guò)了GRE,兩周考過(guò)托福?!叭绻究茣r(shí)就出國(guó)肯定不會(huì)去耶魯,但當(dāng)時(shí)申請(qǐng)學(xué)校時(shí)發(fā)現(xiàn)美國(guó)TOP10的大學(xué)只有耶魯在做氮化鎵,也就只能去耶魯了?!?/span>

在導(dǎo)師的要求下,孫錢(qián)沒(méi)有參加碩士畢業(yè)典禮,提前3個(gè)月到了耶魯開(kāi)始實(shí)驗(yàn)室工作。
  
小伙扛大梁

談及到硅襯底氮化鎵基LED時(shí),骨子里的“狂妄”開(kāi)始寫(xiě)在這個(gè)靦腆男孩的臉上。

“在美國(guó),氮化鎵已經(jīng)開(kāi)始走下坡路了?!背醯矫绹?guó),孫錢(qián)就被博士生導(dǎo)師兜頭潑了一盆冷水。因?yàn)榫Ц袷浜蜔崾涞葐?wèn)題長(zhǎng)期無(wú)法解決,學(xué)術(shù)界已經(jīng)開(kāi)始放棄硅襯底,涌向藍(lán)寶石襯底。

但孫錢(qián)卻決定挑戰(zhàn)這個(gè)難題。通過(guò)系統(tǒng)調(diào)研、查閱資料,孫錢(qián)提出了通過(guò)應(yīng)力控制來(lái)解決“龜裂”的方案。但這個(gè)方案并不被導(dǎo)師看好,“這不可能,別人做了那么久都沒(méi)有成功,你也不可能解決(龜裂)這個(gè)問(wèn)題。”但孫錢(qián)頗為偏執(zhí),繼續(xù)實(shí)驗(yàn),并在原理和機(jī)理上都獲得了很大的進(jìn)展,方案獲得初步驗(yàn)證。

“命運(yùn)早已安排,你只需要做好自己。”這句話(huà)用在孫錢(qián)身上再合適不過(guò),2009年博士畢業(yè)時(shí)趕上美國(guó)金融危機(jī),但當(dāng)時(shí)LED產(chǎn)業(yè)一片欣欣向榮,孫錢(qián)在權(quán)衡之下投身到這個(gè)蓬勃的產(chǎn)業(yè)。在飛利浦Lumileds和普瑞光電之間,孫錢(qián)選擇了后者,于2010年出任該公司外延研發(fā)科學(xué)家,負(fù)責(zé)大尺寸硅襯底GaN基藍(lán)光LED的研發(fā)。

憑借在耶魯?shù)牧己玫鬃雍推磩?,孫錢(qián)在普瑞光電的硅襯底LED項(xiàng)目進(jìn)展神速。不到半年,孫錢(qián)攻克了第一個(gè)難關(guān),第五批外延片流片時(shí)就在硅襯底上實(shí)現(xiàn)了135流明/瓦的LED。全公司開(kāi)始對(duì)硅襯底LED熱情高漲,項(xiàng)目也從只有他一人主攻變成全公司人人參與,數(shù)據(jù)反饋周期則從最初的2-3個(gè)月縮短到3-5天;又不到半年后,孫錢(qián)及團(tuán)隊(duì)在8英寸硅襯底上實(shí)現(xiàn)了160流明/瓦的高光效GaN基LED。普瑞光電用這項(xiàng)技術(shù)做了一只白熾燈泡拿去與日本東芝談判,最終獲得逾1億美元的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)。
  
持續(xù)升級(jí)技術(shù)

事業(yè)漸入佳境,孫錢(qián)卻轉(zhuǎn)身回國(guó),于2011年加入了晶能光電。“晶能光電董事長(zhǎng)伍伸俊與我在硅谷談了三次,我就決定回來(lái)加盟,任職研發(fā)副總裁?!闭劶盎貒?guó)時(shí),孫錢(qián)笑著說(shuō),“出國(guó)了我才發(fā)現(xiàn)我還真的挺愛(ài)國(guó)的?;貋?lái)也是出于另外一個(gè)私心,作為獨(dú)生子女,我不想父母隨我受離鄉(xiāng)之苦,這對(duì)他們不公平?!?/span>

回國(guó)加入晶能光電后,孫錢(qián)再次對(duì)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新升級(jí)、多次迭代,成功研制出高光效的大尺寸硅襯底GaN基LED外延片?!安捎肁lN/Al1-xGaxN等應(yīng)力控制層來(lái)徹底解決裂紋問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的硅上氮化鎵薄膜和高亮度LED外延片。”孫錢(qián)介紹,“AlN/Al1-xGaxN應(yīng)力控制層是有效利用GaN與Al(Ga)N之間的晶格失配在材料的高溫生長(zhǎng)過(guò)程中故意積累足夠高的壓應(yīng)力,并以此來(lái)抵消材料生長(zhǎng)完畢后降溫過(guò)程中因熱膨脹系數(shù)的失配而產(chǎn)生的張應(yīng)力,從而避免裂紋的產(chǎn)生,而且生成的外延片很平整?!睉{借該項(xiàng)技術(shù),晶能光電成功實(shí)現(xiàn)了2英寸和4英寸硅襯底氮化鎵大功率LED芯片的量產(chǎn)。

孫錢(qián)等人的貢獻(xiàn)在于:構(gòu)建了完整的技術(shù)鏈,實(shí)現(xiàn)了硅基氮化鎵從材料外延生長(zhǎng)到LED芯片工藝、結(jié)構(gòu)制備、封裝應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品升級(jí)換代,使得材料質(zhì)量、器件性能及可靠性、產(chǎn)品合格率及市場(chǎng)開(kāi)拓都有了大幅度提升。2012年11月,國(guó)際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟(ISA)發(fā)布“全球半導(dǎo)體照明2012年度新聞”,晶能光電作為 “全球首家量產(chǎn)硅襯底大功率LED芯片的公司”入選,排名第二,這正是國(guó)內(nèi)外LED領(lǐng)域?qū)枰r底氮化鎵基大功率LED的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化成果的高度肯定。

從懵懵懂懂踏進(jìn)半導(dǎo)體的大門(mén),到干一行愛(ài)一行,孫錢(qián)十余年來(lái)一直從事寬禁帶半導(dǎo)體GaN材料生長(zhǎng)及器件制備研究。對(duì)此,孫錢(qián)表示,“我兒時(shí)的夢(mèng)想是成為一名杰出的科學(xué)家,在逐夢(mèng)的征程上,無(wú)論順境逆境,不忘初心。”

“改變了目前日本日亞公司壟斷藍(lán)寶石襯底和美國(guó)CREE公司壟斷碳化硅襯底LED照明芯片技術(shù)的局面,形成了藍(lán)寶石、碳化硅、硅襯底半導(dǎo)體照明技術(shù)方案三足鼎立的局面?!边@是十年前國(guó)家863專(zhuān)家組對(duì)硅襯底LED項(xiàng)目作出的評(píng)價(jià)。江風(fēng)益和孫錢(qián)在接受采訪(fǎng)時(shí)也都強(qiáng)調(diào),基于各自的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用領(lǐng)域不同,硅襯底肯定不會(huì)取代另外兩條路線(xiàn),將來(lái)的業(yè)態(tài)是三種技術(shù)路線(xiàn)并存。

從技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化角度而言,有產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家在接受采訪(fǎng)時(shí)表示,“該項(xiàng)技術(shù)的更重大意義在于:從高校創(chuàng)新到與產(chǎn)業(yè)資本合力,硅襯底LED項(xiàng)目不僅推動(dòng)了技術(shù)鏈的創(chuàng)新,而且還同時(shí)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建,這是一條非常漂亮的創(chuàng)新鏈條,或許是產(chǎn)學(xué)研的有效創(chuàng)新模式?!苯L(fēng)益一開(kāi)始就突破常規(guī),將研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化緊密結(jié)合在了一起,2005年實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品完成后,江風(fēng)益就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)于2006年成立了晶能光電,并引入金沙江創(chuàng)投等產(chǎn)業(yè)資本,開(kāi)啟了一邊出產(chǎn)品、一邊研發(fā)和改進(jìn)性能的產(chǎn)業(yè)化征程。

產(chǎn)業(yè)鼎足之勢(shì)將立,老少兩代人的格局也不曾止步于榮譽(yù),其各自開(kāi)創(chuàng)的硅襯底技術(shù)路線(xiàn)也在不斷發(fā)展、升級(jí)?!翱蒲谐晒撬枷牒图夹g(shù)的多次碰撞結(jié)果,一個(gè)思想出來(lái)了,實(shí)施中如果技術(shù)沒(méi)有優(yōu)化就可能得出此路不通的結(jié)論,而任何一個(gè)技術(shù)不匹配都可能導(dǎo)致失敗,好的思想+好的技術(shù)才能成功?!苯L(fēng)益在接受采訪(fǎng)時(shí)感慨:“硅襯底LED還處于嬰兒期,團(tuán)隊(duì)后續(xù)的研究也證實(shí),其優(yōu)化后的硅基圖形化技術(shù)非常適合大功率LED外延生長(zhǎng)與芯片制造,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大功率器件的實(shí)驗(yàn)室量產(chǎn),即將進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化;接下來(lái)還將研發(fā)綠光、黃光LED,未來(lái)的目標(biāo)是不需要熒光粉激發(fā),到2020年直接實(shí)現(xiàn)100%硅襯底LED發(fā)光?!?/span>

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