向行業(yè)無(wú)人區(qū)拓荒,實(shí)現(xiàn)半極性氮化鎵材料工業(yè)級(jí)量產(chǎn)

點(diǎn)亮世界，是人類(lèi)改造自然中永恒的主題。從鉆木取火到油燈蠟燭，從蒸汽機(jī)到電氣化，從熒光燈、白熾燈到節(jié)能LED，從2D到3D，一次次智慧的火種，照亮了人類(lèi)文明的發(fā)展史。

以集成電路為代表的第三次工業(yè)革命之后，隨著第三代半導(dǎo)體材料的突破和藍(lán)、綠、白光LED的問(wèn)世，半導(dǎo)體技術(shù)在照明和顯示領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)新的革命，徹底顛覆了傳統(tǒng)白熾燈、日光燈的主導(dǎo)地位，并帶來(lái)了新型節(jié)能的LCD及LED顯示屏。以氮化鎵為核心制成的新一代節(jié)能光源被廣泛應(yīng)用在人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域，奠定了當(dāng)代照明和顯示技術(shù)的基礎(chǔ)。

然而，經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，傳統(tǒng)的極性氮化鎵材料已達(dá)到技術(shù)瓶頸，其固有的巨大內(nèi)置極化場(chǎng)導(dǎo)致了量子效率下降、綠光光隙、波峰藍(lán)移等諸多問(wèn)題，嚴(yán)重制約了光電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，人類(lèi)照明技術(shù)創(chuàng)新升級(jí)陷入滯緩態(tài)勢(shì)。同時(shí)，伴隨著大功率照明及新型顯示（3D、投影、VR等）技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)顯示屏幕的短板越來(lái)越凸顯，行業(yè)技術(shù)變革呼之欲出。

為了破解這一難題，各國(guó)科學(xué)家紛紛投入新一代光電子材料研究中。其中，半極性氮化鎵發(fā)光材料被認(rèn)為是下一代照明技術(shù)的最優(yōu)解決方案。自2000年起，學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界進(jìn)行了大量的探索，發(fā)表了上千篇論文，全面驗(yàn)證了半極性氮化鎵材料的優(yōu)勢(shì)。研究認(rèn)為，半極性氮化鎵單芯片亮度理論上可以達(dá)到過(guò)去的數(shù)倍，并能徹底解決綠光效率低、波峰藍(lán)移、黃光等問(wèn)題。然而，如何實(shí)現(xiàn)該種材料的量產(chǎn)，卻成為了一個(gè)難題。曾研究出極性氮化鎵材料的諾貝爾物理獎(jiǎng)得主中村修二先生多年從事該領(lǐng)域的研究，但一直無(wú)果。

向行業(yè)無(wú)人區(qū)拓荒,實(shí)現(xiàn)半極性氮化鎵材料工業(yè)級(jí)量產(chǎn)

2014年，在美國(guó)耶魯大學(xué)的一個(gè)講座上，耶魯大學(xué)電子系系主任韓仲教授與耶魯大學(xué)MBA的一位學(xué)生結(jié)識(shí)。這個(gè)學(xué)生名叫陳辰。他本科就讀于清華大學(xué)機(jī)械系，并曾在斯倫貝謝工作期間領(lǐng)銜研制了ONYX360，銷(xiāo)售超數(shù)十億美金，獲得過(guò)E&P、World Oil等獎(jiǎng)項(xiàng)，個(gè)人履歷非常優(yōu)秀。

一個(gè)是在半導(dǎo)體發(fā)光材料領(lǐng)域有著6年研究經(jīng)驗(yàn)的名校教授，一個(gè)是對(duì)新技術(shù)有著執(zhí)著和創(chuàng)新態(tài)度的留學(xué)生，兩位年齡相差近20歲的師生，因?yàn)榕d趣相投一拍即合，決定聯(lián)合創(chuàng)業(yè)，向行業(yè)無(wú)人區(qū)探索，嘗試實(shí)現(xiàn)半極性氮化鎵材料的商業(yè)化和量產(chǎn)。

2014年年底，陳辰和韓仲教授創(chuàng)立了硬科技公司賽富樂(lè)斯（Saphlux）。團(tuán)隊(duì)致力于新一代半極性氮化鎵發(fā)光材料研究和技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，將其用于固態(tài)顯示及未來(lái)照明。成立之初，賽富樂(lè)斯即獲得了來(lái)自真格、聯(lián)創(chuàng)、PreAngel及耶魯方面的天使輪融資，夯實(shí)了團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)業(yè)資本。隨后不久，韓教授的學(xué)生宋杰以及韓國(guó)業(yè)界專(zhuān)家崔周源博士先后加入。崔周源本人曾師從諾貝爾獎(jiǎng)得主中村修二先生，擁有美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)博士學(xué)位。宋杰畢業(yè)自北京大學(xué)，并在2017年獲評(píng)國(guó)家“青年千人計(jì)劃”專(zhuān)家。

地利人和，萬(wàn)事俱備。賽富樂(lè)斯的初步目標(biāo)是解決大尺寸半極性材料的生產(chǎn)難題。按照陳辰當(dāng)初的規(guī)劃，項(xiàng)目融資到位之后，最遲3個(gè)月，就能把產(chǎn)品做出來(lái)。

然而，純技術(shù)創(chuàng)業(yè)并不如預(yù)想的那樣順利，無(wú)人區(qū)的拓荒比意料中的更為艱難。在研發(fā)的過(guò)程中，材料的缺陷始終無(wú)法得到有效控制，導(dǎo)致產(chǎn)品在上線前被迫下架。經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)夜以繼日的努力，研發(fā)狀況終于出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。

2016年5月，在經(jīng)過(guò)歷時(shí)近兩年的研發(fā)和測(cè)試后，賽富樂(lè)斯無(wú)缺陷的半極性氮化鎵材料正式上線?！霸瓉?lái)的半極性材料只能做到1厘米X 0.5厘米大小，我們實(shí)現(xiàn)了2英寸片?！毖邪l(fā)人員拿著實(shí)驗(yàn)結(jié)果振奮地喊到，“新一代發(fā)光材料終于來(lái)了?！?/p>

在傳統(tǒng)制備方式下，半極性材料只能通過(guò)斜切體塊式氮化鎵來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的制備方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)材料量產(chǎn)，而且小片半極性氮化鎵材料價(jià)格非常昂貴（高達(dá)2000美元）。而賽富樂(lè)斯的技術(shù)手段不僅可以在標(biāo)準(zhǔn)的大尺寸藍(lán)寶石襯底上直接生長(zhǎng)半極性氮化鎵，還能直接控制晶體生長(zhǎng)的方向和形狀，可大幅降低成本并提升產(chǎn)能。

同年6月，賽富樂(lè)斯的研究成果正式對(duì)外公布，全球前五的LED公司有3家開(kāi)始使用其產(chǎn)品。另外，蘋(píng)果Micro-LED顯示屏的供應(yīng)商、大陸及***一些廠商也陸續(xù)下單。產(chǎn)品一經(jīng)上線，廣受客戶認(rèn)可。

而在業(yè)內(nèi)，賽富樂(lè)斯的創(chuàng)新成果獲得了一致肯定。世界半導(dǎo)體行業(yè)頂級(jí)期刊《復(fù)合半導(dǎo)體雜志》評(píng)價(jià)這一成果說(shuō)：“第一代氮化鎵材料的‘摩爾定律’將由Saphlux的半極性氮化鎵延續(xù)。”***交通大學(xué)光電系系主任郭浩中則認(rèn)為：“Saphlux的半極性外延片能夠從根本上解決困擾Micro-LED的藍(lán)、綠光峰移問(wèn)題，將是接下來(lái)Micro-LED的發(fā)展趨勢(shì)?！?/p>

2017年，賽富樂(lè)斯團(tuán)隊(duì)落戶到位于西安的陜西光電子集成電路先導(dǎo)技術(shù)研究院。利用該孵化平臺(tái)的MOCVD、電子束蒸鍍機(jī)等專(zhuān)業(yè)化設(shè)備，賽富樂(lè)斯的研究成果很快從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入了量產(chǎn)階段。2017年11月，西安賽富樂(lè)斯公司正式上線了4英寸(20-21)半極性氮化鎵材料，并從2018年3月開(kāi)始規(guī)模生產(chǎn)及銷(xiāo)售，良率達(dá)到95%以上，成為了全球首家可以量產(chǎn)工業(yè)級(jí)半極性氮化鎵材料的硬科技企業(yè)。

持續(xù)發(fā)力技術(shù)迭代

致力于成為全球顯示技術(shù)革命的領(lǐng)航者

2018年7月，在實(shí)現(xiàn)了大尺寸、無(wú)層錯(cuò)半極性氮化鎵材料量產(chǎn)的基礎(chǔ)上，賽富樂(lè)斯成功點(diǎn)亮了半極性綠光LED芯片，解決了下一代顯示屏幕MicroLED的色彩問(wèn)題，再次得到了業(yè)界和媒體的廣泛關(guān)注。2018年中旬，賽富樂(lè)斯又進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了全彩轉(zhuǎn)換技術(shù)，獨(dú)家掌握了目前最優(yōu)的消費(fèi)級(jí)Micro-LED制備方案，確立了團(tuán)隊(duì)在未來(lái)顯示領(lǐng)域的核心優(yōu)勢(shì)。

與此同時(shí)，賽富樂(lè)斯還與A股上市公司利亞德簽訂了合作協(xié)議，雙方成立了“Saphlux-利亞德聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，開(kāi)展基于半極性氮化鎵的mini LED、micro LED和激光顯示產(chǎn)品的研究及開(kāi)發(fā)，并力圖通過(guò)合作項(xiàng)目的方式迅速推動(dòng)研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化。

賽富樂(lè)斯的戰(zhàn)略布局與當(dāng)代顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和格局是相符的。根據(jù)天風(fēng)證券研究報(bào)告顯示，目前全球顯示技術(shù)已經(jīng)處在產(chǎn)業(yè)化變革的臨界點(diǎn)，未來(lái)3-5年內(nèi)，Micro LED、Mini LED，便攜激光投影等新型技術(shù)即將涌現(xiàn)。

專(zhuān)家分析認(rèn)為，就技術(shù)路線來(lái)說(shuō)，Micro LED產(chǎn)品的壽命、對(duì)比度、反應(yīng)時(shí)間、能耗、可視角度、分辨率等各項(xiàng)指標(biāo)均強(qiáng)于LCD以及OLED，已經(jīng)被許多廠商認(rèn)為是未來(lái)顯示技術(shù)的主流，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括可穿戴設(shè)備、智能手機(jī)、VR、AR、大屏幕電視等等。

另?yè)?jù)記者查閱相關(guān)資料了解，業(yè)內(nèi)諸多巨頭如蘋(píng)果、索尼、三星等均已開(kāi)始積極布局Micro LED技術(shù)，試圖將該項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化。包括夏普、臺(tái)工研院、友達(dá)等在內(nèi)的一些LED大廠、科研團(tuán)隊(duì)也紛紛秘密研發(fā)，都要強(qiáng)勢(shì)搶占到Micro LED的發(fā)展版圖之中。風(fēng)口之下，競(jìng)爭(zhēng)局勢(shì)異常激烈。

此外，與芯片行業(yè)類(lèi)似，Micro LED的市場(chǎng)規(guī)模非?？捎^。有調(diào)研機(jī)構(gòu)根據(jù)測(cè)算數(shù)據(jù)表明，當(dāng)Micro LED在消費(fèi)電子終端年出貨滲透率達(dá)到50%時(shí)，按照折合每片（2英寸片）200元的價(jià)格計(jì)算，Micro LED芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3800億元，潛在市場(chǎng)發(fā)展空間巨大。

陳辰透露說(shuō)，賽富樂(lè)斯在現(xiàn)有產(chǎn)品和技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，已經(jīng)和歐美、日本和***等地的20余家著名廠商開(kāi)展了合作和銷(xiāo)售，重點(diǎn)發(fā)力在Micro-LED、半導(dǎo)體激光器、大功率LED等領(lǐng)域。

按照?qǐng)F(tuán)隊(duì)規(guī)劃，賽富樂(lè)斯會(huì)持續(xù)加大在這場(chǎng)顯示革命中的布局。團(tuán)隊(duì)未來(lái)會(huì)提供三類(lèi)產(chǎn)品：半極性氮化鎵晶元，半極性綠光外延片，以及基于半極性氮化鎵的全彩轉(zhuǎn)換Micro-LED解決方案。

賽富樂(lè)斯的技術(shù)創(chuàng)新極大地帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的聚集和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。隨著團(tuán)隊(duì)完成研發(fā)，逐步轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)，上游材料企業(yè)和下游應(yīng)用企業(yè)目前正在向西安地區(qū)聚集，未來(lái)將形成一條全新的產(chǎn)業(yè)鏈，在不久的將來(lái)，有望在中國(guó)西北形成一個(gè)新的消費(fèi)電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)集群，助力西部大開(kāi)發(fā)和一帶一路政策。

“人類(lèi)有超過(guò)70%的信息交互是通過(guò)顯示技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我們希望通過(guò)自己的嘗試，能為人類(lèi)顯示和照明技術(shù)帶來(lái)變革，用創(chuàng)新的力量點(diǎn)亮世界，推動(dòng)社會(huì)文明進(jìn)步?！标惓阶詈笕缡钦f(shuō)。（完）