案例01 半导体照明产业技术创新战略联盟：构建和完善产业技术创新链，提升产业核心竞争力

半导体照明是我国战略型新兴产业之一，在半导体照明产业技术创新战略联盟（简称“半导体照明联盟”）的组织和推动下，我国半导体照明产业的技术创新链得以重构，整个产业的创新能力和竞争力获得了明显提高。

一、产业技术创新链不完善：制约我国半导体照明产业发展的瓶颈

半导体照明是指用第三代半导体氮化物材料制作的光源和显示器件（包括发光二极管/LED和有机发光二极管/OLED），它具有耗电量少、寿命长、无汞污染、色彩丰富、可调控性强等特点，不仅可以替代白炽灯、荧光灯在照明领域的应用，还可广泛应用于显示、指示、背光、交通、医疗、通信、农业等领域，被称为照明光源的又一次革命。

半导体照明技术的进步还带动了整个第三代半导体技术的发展，是攻克光电子（光传感、光存储、激光器）、信息（光通信、光网络、无线基站）、电力电子（电动汽车、输变电、功率微波器件）、国防（紫外探测器、雷达）等领域的重要切入点和突破口，对新一代信息技术的发展具有极其重要的意义。

半导体照明属于战略型新兴产业，应用市场潜力巨大。据欧盟预计，2020年全球半导体照明应用市场规模将达4900亿欧元。世界各国早就认识到半导体照明产业的发展潜力，积极采取措施推动半导体照明技术和产业的发展。日本从1998年开始，发起了“21世纪光计划”，美国在2000年宣布实施“国家半导体照明研究计划”，韩国2002年启动“GaN（氮化镓）半导体开发计划”来推动半导体照明技术和产业的发展，欧盟则在欧洲第七框架计划中将半导体照明技术列入优先发展主题。

在国际上，半导体照明产业走向强强联合，加强产业链、创新链的垂直整合的趋势已经显现。国外企业针对产业链关键环节加大研发投入，通过核心技术突破和专利的布局，形成围绕全产业发展的技术创新链，以争夺产业发展的主动权。例如，荷兰飞利浦公司以芯片研发优势，整合了照明控制和系统集成商CK公司及TIR公司，构建了全面、集成、强大的半导体照明产品线，并与荷兰代尔夫特理工大学等研发机构全面合作开展联合创新；美国芯片巨头CREE公司成功收购封装优势企业香港华刚公司和应用企业LLF公司，完成产业链的垂直布局。

与发达国家相比，我国半导体照明产业发展起步较晚，市场发育不充分，产业内缺乏龙头骨干企业，规模较小，产业组织呈现弱小散乱的局面。按照产业链条划分，半导体照明产业链可以分为衬底材料、外延片、芯片、封装及产品应用等各个环节。在半导体照明外延片、芯片方面，呈现以日、美、德为第一方阵，我国的台湾地区和韩国紧随其后，中国（大陆地区）等积极介入的梯次分布状况。日、美、德三国掌握着外延片和芯片的核心技术，控制高端产品生产。日本的Nichia（日亚化工）、Toyoda Gosei（丰田合成），美国的Gelcore、Lumileds、Cree Lighting，德国的Osram等企业拥有高端蓝光和白光半导体发光二极管的核心技术。

我国的半导体照明企业已经超过4000家，主要集中在产业链的低端封装与产品应用环节，且国内封装企业规模普遍偏小，具有一定规模的企业年封装能力也仅2亿～4亿只（一般认为封装产能超过10亿只每年才具有国际竞争力）。在技术创新上，以追踪模仿为主，创新能力薄弱，总体技术水平不高，而且国内缺乏专业技术研究机构提供技术支撑，高端技术人才缺乏，研发资本投入不足。我国的半导体照明企业无论是在技术积累、人才积累，还是在资本积累方面均处于劣势，难以应对日趋激烈的国际竞争形势。半导体照明产业发展需要构建从材料、外延、芯片到封装、应用的跨技术领域产业链，产业链不完善已经成为制约我国半导体照明产业发展的关键问题。

二、联盟通过构建产业技术创新链有效增强产业创新能力

国际发展新形势对我国弱小的半导体照明产业形成强大的发展压力，国内半导体照明产业国际竞争力的提升迫切需要技术创新链的支撑，但国内松散的产、学、研合作关系，分散的技术创新目标，不利于集聚技术创新力量，难以形成支撑产业发展的创新链条，迫切需要创新产学研结合的组织模式，建立协同创新的信用机制、责任机制和利益保障机制，形成持续稳定、有法律约束的合作关系，构建引领和支撑产业发展的联合舰队。

2004年，46家企业、科研院所和高校在科技部的支持下，按照“自愿、平等、合作”原则自发成立了国家半导体照明工程研发及产业联盟（China Solid State Lighting Alliance, CSA）。联盟成员单位逐步发展到334家，涵盖了产业链上中下游以及来自海外的知名企业和研究机构。2009年，在国家半导体照明工程研发及产业联盟常务理事单位的基础上，16家龙头企业、骨干科研院所和高校组建了半导体照明产业技术创新战略联盟。

半导体照明联盟成立以来，积极组织联盟成员承担国家重大科技项目，开展技术研发，为国家重大工程提供产品，形成了企业提供研发经费、工艺验证条件、参与产业技术标准制定，科研院所与大专院校提供研发条件、开展技术攻关、人才培养并承担国外先进技术的引进、消化吸收与再创新的明确分工。半导体照明联盟在构建产业创新链上发挥了重要作用，有效地提升了我国半导体照明产业的整体竞争力。

（一）集成产业创新资源，促进产学研紧密合作

半导体照明联盟集成了产业内的主要创新资源。联盟核心成员单位代表了我国半导体照明产业的中坚力量，涵盖了上中下游及海内外优势技术创新力量。截至2011年底，联盟企业成员营业收入总额121亿元，占到全产业的7.3%。为应对国外针对半导体照明产业的集体专利诉讼，联盟完成了对国外产业竞争对手的专利分析，并收集173项专利，成立联盟企业专利池。

半导体照明联盟集成产业创新资源进行产学研合作。北京新材料科技促进中心、中科院半导体研究所、北京大学、南昌大学、厦门华联电子有限公司、厦门三安电子有限公司等研发机构和骨干企业紧密依托半导体照明联盟进行技术研发，获得了半导体照明测试平台关键技术研究与设备开发、智能化半导体照明光源开发技术、白光LED荧光粉产业化关键技术、宽色域白光LED制造技术、功率型白光LED新型光源制造技术等核心技术成果。

联盟面向企业需求组织共性技术研发项目的合作研发：5家科研机构（中科院半导体研究所、中科院长春光机所、北京清华城市规划设计研究院、荷兰代尔夫特理工大学、国家电光源质量监督检验中心）投入设备和研发人员106人，17家企业投入研发人员62人和5100万元项目经费进行半导体照明产品规格接口研究；LED照明产品可靠性加速测试与分析；白光LED封装材料与制造工艺；基于高分子载体的LED多功能系统二维与三维集成技术4个共性技术研发项目的合作研发。目前，联盟已完成专利分析、样品制作、技术规范初稿编制，相关专利申请工作已经开始，项目成果由联盟与17家企业共享。

联盟成员中的科研院所和高校等成员单位的技术研发成果，通过联盟实现了高校产业化。例如，中科院半导体研究所半导体照明外延芯片制备技术成果转移至江苏扬州中科半导体照明有限公司并吸引了中材集团60亿元的投资，北京大学半导体照明衬底材料制备技术转移至东莞市中镓半导体科技有限公司等。

（二）制定产业技术创新路线图，引领产业创新发展

产业技术创新战略联盟对半导体照明产业链进行了梳理，开创了与蓝宝石、碳化硅相抗衡的硅衬底半导体照明技术路线。联盟围绕从上游外延芯片、中游封装到下游应用的技术创新需求，构建了从上游图形衬底材料、衬底剥离工艺、新型白光照明技术，中游新型封装结构、散热设计、荧光粉涂敷技术，到下游灯具和光学设计、驱动电源等技术创新链。

联盟参与《半导体照明科技发展“十二五”专项规划》《半导体照明节能产业发展“十二五”专项规划》《半导体照明产品替代低效照明产品的技术路线及政策建议研究》《半导体照明节能产业发展意见》《广东省LED产业发展规划（2010—2015年）》《东莞市半导体照明产业化基地发展规划》《南海区半导体照明产业发展战略规划》《武进半导体照明产业技术路线图研究》等国家和地方的产业技术规划或产业技术路线图的制定。通过制定产业规划和产业技术创新路线图，明确了产业技术发展的方向和关键环节，为联盟组织研发奠定了基础。

（三）突破产业技术薄弱环节，提升产业整体创新能力

我国在半导体照明技术方面进展很快，在硅衬底LED芯片产业化、紫外短波长LED、MOCVD重大装备、功率型白光LED封装水平等方面取得突破。例如，在国际上首次推出具有自主知识产权的硅衬底LED芯片，光效超过90 lm/W，已实现产业化；我国深紫外LED器件的研发处于国际领先水平；功率型白光LED封装光效达到130 lm/W，接近国际先进水平。2010年，我国产业化大功率LED芯片光效超过100 lm/W，与国际先进水平的差距缩小到2～3年；封装达到国际先进水平（120～130 lm/W）；在国际上首次推出具有自主知识产权的Si衬底LED芯片，光效超过90 lm/W，已实现产业化。一部分下一代核心技术与国际水平处在同一起跑线上，如深紫外LED器件的研发处于国际领先水平。我国在半导体照明领域申请的专利数量近年也在快速上升。2010年，我国LED相关专利申请共30682项，约占全球LED专利申请数量的27%,2001—2009年平均增长率为33%，明显高于全球平均水平，而且下游应用专利申请优势明显，应用方面专利约占总数的76%，其中道路等功能性照明应用领域处于国际领先地位。但我国在半导体照明技术创新链的上游仍相对薄弱，如200 lm/W中长期技术基础理论研究、GaN同质衬底外延技术、无荧光粉LED外延技术等方面成为整个技术创新链的短板。

半导体照明联盟承担了“十二五”国家科技支撑计划“半导体照明应用系统技术集成与示范”重点项目。围绕产业链，组织上下游优势单位，产学研共同合作，开展了灯具的产业化关键共性技术、系统集成技术、LED模块化、标准化、系列化光源及产品研发。在高技术研究发展计划（“863”计划）的“大尺寸Si衬底GaN基LED外延生长、芯片制备及封装技术”项目中，联盟充分发挥技术咨询和指导作用，协调项目共同承担单位之间的关系，协助“863”计划项目管理单位在项目立项、组织实施、评估、验收、结题等各项工作。硅衬底技术的突破形成了国际上蓝宝石、碳化硅、硅衬底半导体照明技术方案三足鼎立的局面，这不仅避开了日本日亚、美国CREE等众多公司的专利围剿，还为提高电光转化效率、降低成本提供了一条全新、可期、有广阔前景的技术途径。项目完成后将形成年产1000万只以上的功率型Si衬底LED芯片与封装生产线，使芯片生产成本低于0.7元/瓦。

基于我国高校、科研院所等相关研究力量分散，企业尚不具备独立建立研发机构的条件，国家投入不足的现状，为进一步弥补我国半导体照明产业上游研究薄弱的不足，半导体联盟牵头组建半导体照明联合创新国家重点实验室。实验室的组建得到了科技部、发改委、财政部等部门的积极支持。2012年1月20日，科技部批复建设半导体照明联合创新国家重点实验室。实验室初期集中建设场地在中国科学院半导体研究所内，实验室及办公场地面积5000余平方米，安放包括材料外延设备、芯片工艺设备、芯片封装测试设备等104台套，设备价值近亿元，可进行半导体照明技术中的基础材料技术、核心关键器件、共性应用技术等方面的研究工作。

（四）制定产业标准，推动产业协同发展

半导体照明联盟组织研究制定产业技术标准，巩固产业技术创新链。我国牵头并担任主席职务的ISA国际联盟已取得初步的工作进展，包括设立国际标准技术委员会，制定《全球半导体照明产业发展规划蓝图》。

在加快半导体照明产业标准体系建设上，联盟更是做出了不懈努力。联盟根据技术创新链部署，成立以引领性、前沿性研究为基础的标准化技术委员会，重点开展可靠性测试方法、模块接口、智能控制、创新应用等技术支撑的标准研究与制定；已制定并发布《整体式LED路灯测量方法》《寒地LED道路照明产品技术规范》等13项技术规范，其中，路灯、隧道灯技术规范已被三部委招标采纳，联盟组织编写的筒灯、射灯技术规范被立项为四项国家标准。联盟还发起“半导体照明产品质量保障标识”活动，公布客观、真实的产品数据与指标，接受社会监督和评价。未来联盟还将会同相关行业主管部门，加强半导体照明标准战略与半导体照明标准体系的研究，共同推进标准化工作的进程。

（五）培育和扩大市场，推动成果转移转化

联盟在重大工程中实现集成应用。联盟突出集成产业创新的优势，组织上下游主要成员单位联合完成人民大会堂主席台、国家大剧院、国庆60周年天安门大型显示屏、奥运“水立方”“十城万盏”等LED重大示范工程，有效培育市场，加快了科技创新转化为实际产品的效率和水平。

联盟积极推动半导体照明产业政策和标准的制定与实施。联盟协助国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部等六部委编写的《半导体照明节能产业发展意见》已于2009年发布。在联盟的积极配合和支持下，全国照明电器标准化技术委员会制定了12项国家标准，工业和信息化部半导体照明技术标准工作组制定了9项行业标准。2010年，联盟还积极推动海峡两岸签署了数据对比、测试方法研究合作意向书。

联盟通过开展广泛的区域和国际合作，积极拓展在半导体照明标准、检测、应用等领域的国际性交流合作，通过项目、标准、示范等手段，不断拓展半导体照明产业的国际市场。联盟建立了与美国环保署、美国技术标准局、美国固态照明技术与系统联盟等组织的沟通渠道。联盟连续举办了7届“中国国际半导体照明展览会暨论坛”，吸引了16个国家和地区的代表参加。2010年，联盟发起成立国际半导体照明联盟（英文简称“ISA”）。国际半导体照明联盟促进中国、美国、韩国、澳大利亚、新西兰在产业、标准、检测等方面的合作。联盟作为世界银行/国际金融公司“照亮非洲”项目在中国唯一授权的合作机构，组团赴肯尼亚参加“照亮非洲”2010年全球商务会议及展览会，参与企业获得订单超过两亿美元，联盟成员国家电光源质量监督检验中心成为“照亮非洲”项目的合作检测机构，为非洲市场的照明产品提供检测服务。科技部还指定联盟在“中非科技伙伴计划”框架下，作为中方执行机构在肯尼亚建立中肯高效离网照明中心和中肯半导体照明示范工程。

三、半导体联盟的启示

我国半导体照明产业实现了从封装制造到外延、芯片制造的升级和蜕变，并以低成本优势确立了其在全球半导体照明制造领域的地位，半导体照明产业的进一步发展必然要向高研发投入、高利润的产业创新链前端移动。

（一）联盟是推动形成产业创新链的重要组织形式

半导体照明产业联盟成为打造半导体照明产业创新链的重要组织形式。在产业发展初期，完善从材料、外延、芯片到封装、应用的半导体照明产业链成为制约我国半导体照明产业发展的关键问题。为应对日趋激烈的国际竞争形势，半导体照明联盟集成了产业内的主要创新资源，推动了产业创新链的形成。联盟核心成员代表了中国半导体照明产业的中坚力量，涵盖了上中下游及海内外优势技术创新力量。半导体照明产业的上下游企业与研发机构在联盟的组织下形成合力，通过承接国家科技支撑计划、高技术研究发展计划等重大科技项目组织大学、研究机构针对产业共性技术和关键技术进行研发。企业借助于联盟平台获得技术和服务，并在参与联盟组织的技术研发过程中培养自身的技术人员，显著提升了企业创新能力，为产业转型升级奠定了重要基础。

（二）按照产业创新资源基础条件选择联盟的运行方式

半导体照明产业联盟通过国家重点实验室、服务平台、国际半导体照明联盟，抢占技术创新与产业服务两个制高点；通过半导体照明联合创新国家重点实验室建设公共技术创新平台，打通技术创新链；通过展示交易与科技服务平台建设，完善产业生态系统；借助国际半导体照明联盟平台，推动中国与全球产业对话与合作，增强中国半导体照明产业的国际影响力和话语权。半导体照明产业联盟还在产业链后端的产品需求方面发力，组织联盟成员联合完成人民大会堂主席台、国家大剧院、国庆60周年天安门大型显示屏等LED重大示范工程。这些示范工程有力地提高了行业用户对半导体照明产品的认同程度。

特别是，半导体照明联合创新国家重点实验室成为联盟整合半导体照明产业分散的创新资源的核心载体。实验室定位为在联盟决策委员会领导下的，不隶属于任何单位的技术创新实体。联盟按照资源所有权与使用权相结合、集中与分布相结合的模式构建半导体照明联合创新国家重点实验室。该实验室具有共同投入、分工明确、责权清晰、知识产权共享、研发成果快速产业化的特点，具备了以经济的纽带与创新的力量推动我国半导体照明节能产业可持续发展的雏形。

（三）针对薄弱技术环节重点突破是构建产业创新链的主要推动力

针对我国半导体照明产业技术创新链的短板，联盟承接了国家科技项目，开展了灯具的产业化关键共性技术、系统集成技术、LED模块化、标准化、系列化光源及产品的研发；牵头组建了半导体照明联合创新国家重点实验室，开创了硅衬底的半导体照明技术路线，完成了可靠性加速测试与分析的初步破坏性试验和快速评估方法验证，建立了驱动测试平台，制定并发布了13项技术规范，协助国家管理部门形成了12项国家标准和9项行业标准。半导体照明产业联盟的技术研发表现出离市场近、无缝转化、产业化快、创新效率高、创新要素流动快的特点，使联盟成为构建产业创新链的主要推动力。

陈宝明