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北京大学教授沈波:MOCVD国产化,需用产官研

2010-12-09 作者:Ben 来源:新世纪LED网 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 2010年12月4日,华南师范大学在广州珠江宾馆承办了“2010年光电子与微纳光子进展国际会议”。北京大学物理学院副院长、“长江学者”特聘教授沈波博士参加了早上的“光电子与微纳光子大会”并发表了精彩演讲。会后,新世纪LED网的记者针对国内LED产业存在的关键问题专访了沈波教授。

  新世纪LED网:请介绍一下北京大学“宽禁带半导体研究中心”以及您的研究方向?

  沈波教授:北京大学宽禁带半导体研究中心是上世纪90年代由甘子钊院士和张国义教授创立的,是我国最早从事GaN基半导体材料外延生长和GaN基LED的研究单位。该中心经过10多年的发展,已成为我国GaN基宽禁带半导体材料、物理和器件的主要研发单位之一,在国内外有一定的影响。III族氮化物半导体,简称GaN基半导体,结合不同结构的外延生长,不仅可以用于制备LED器件,还可以制备成为激光器、微波器件、探测器等。

  我在2004年加盟北京大学宽禁带半导体研究中心,目前主要从事GaN基材料MOCVD外延生长、材料物理和器件物理性质的研究,属于半导体上游和应用基础领域的研究。

  新世纪LED网:外延材料的生长主要依靠MOCVD设备,今明两年媒体宣称大陆LED企业计划采购总计300多台的MOCVD设备,您怎样看待这样的大规模采购现象?企业购入设备后将面临怎样的问题?

  沈波教授:首先这些企业的采购计划信息是否准确很重要。部分企业初步拟定了几十台到上百台的采购计划,公布小型采购计划的公司也挺多,但是确认已经与两家设备供应商(Aixtron&Vecco)恰谈具体采购事宜的公司并没有那么多。不排除有些企业宣传雄心勃勃的采购计划是为了争取地方政府的优惠政策和资金补贴,或出于企业间竞争的考虑。

  关于面临怎样的问题,第一点,从静态市场来看,这些采购如果都实现,有可能会导致产能过剩。现在大家很看重的LED背光源,近来的发展趋势并没有当初预测的那么乐观。芯片当前需求比起上半年的狂热,还是有所落差。目前大家对家居普通照明很期待,但用于家居普通照明的 LED技术、成本等问题还有待进一步突破。 因此产能过剩问题暂时无法下定论。

  第二点,从大陆的产业配套来看还是存在问题,包括原材料、气体、蓝宝石等现在都处于价格大幅上涨、供应紧张的状态。在大陆厂家想进一步扩大产能的情况下,原材料和配套能否跟得上是一个很大的挑战。

  第三点,最核心和值得担心的还是“人”的问题。大陆上游公司(拥有MOCVD设备、主营外延片和LED芯片的公司)的技术很大程度依赖于台湾团队和少数的韩国、美国团队,很少公司打造了自己的“国家队”,国内具备专业基础和MOCVD实际操作经验的人才很匮乏。LED外延片制备实际上并没有像硅IC产业那样形成标准工艺,把MOCVD设备定格在某种工作状态下并不能一劳永逸地解决产品问题,“人”是生产工艺中很核心的一个因素。设备的持续扩充肯定会遇到人才紧缺的瓶颈,至少有些企业现在就体会到了。[NT:PAGE=.$]

  新世纪LED网:刚才您提到了人才问题,北京大学在LED业界的人才培养方面有没有做出什么规划呢? 国内LED行业核心人才的现状如何?

  沈波教授:目前国内大部分高校包括北大在内并未做出特别的规划。前几年,大陆做LED相关研究的研究生毕业后基本上都出国,因为在国外很容易找到自己的工作领域。现在国内有很好的发展趋势和产业格局,企业对人才的需求爆发,待遇也体面,他们当中不少人选择留在国内的公司。

  国产LED芯片要真正达到台湾、韩国的水平需要培养一大批有专业基础和实际经验的MOCVD人才,更别说要达到美国、日本的芯片水平。受高校体制,经费,招生资源投入等限制,学校到目前还无法展开大规模的招生。从目前的大学研究生培养体制来说,并不是主要根据市场需要培养人才,往往是研究生导师是干什么的,学生就干什么。

  为了应对专业技术人才紧缺问题,目前大多数拥有台湾技术团队的公司在内部培训招聘进去的大学生,不少学生原来并不是学半导体专业的,但是经过培训之后就直接操作MOCVD设备,短时间内也就谈不上改进和创新了,这也是国产芯片落后于台湾、韩国的一个重要原因。比如,MOCVD设备运行时需要经常修正生长条件,做出各种各样的改进才能把水准提高。很多工程师往往长期负责很固定的一道工序,不能做出改变,改进和创新的可能就很小。

  新世纪LED网:根据您了解到的行业现状,能否分析一下大陆的LED产业和技术还存在什么问题?

  沈波教授:首先,大陆的市场需求很大、市场驱动很大,这个力量是有利于大陆的整个基础进步。无论企业、大学研究机构还是政府都很重视。芯片封装和应用的市场主要在大陆,台湾、韩国生产的芯片大部分得卖给大陆,这是我们很有利的一面。

  不利的一面也很明显,就是目前国内芯片公司除个别例外,规模都比较小,技术团队的水平不够强,比较依赖台湾团队,技术团队的流动性大,不稳定。此外,企业真正投入研发的资金不多,更多的是靠政府的经费来支撑企业做研发,甚至是逼着企业做研发。据我体会,企业愿意投较大经费做研发的很少,都是直接套用美国、日本、台湾、韩国的技术。在国内经济发展的大潮下,很大一部分企业正处在初级阶段,这个现象是正常的。未来企业做大以后肯定会改变思路,研发自主技术。这些不足跟当前产业状态是一致的,也都是制约国内产业技术水平快速发展的原因。

  另一点,大学、研究所跟企业的合作还是存在脱节的问题。站在企业角度,并不愿意投入太多资金给大学和研究所培养人才以及做研发,企业在面临自主研发和现成技术的选择时更偏向于后者。比起自主研发投入的大量资金与时间,为现成技术买单是比较现实的选择。

  再一点是教育科研体制的问题,站在产业发展的角度看,大学、研究机构对教师、研发人员的评估体系、考核体系是有问题的。企业需要的是实用化、产业化的技术,讲求更大效益;而大学教师和研发人员更关注的是职称、考核、晋升、学术地位,两者之间往往不能很好交集。

  基于一系列有利和不利的因素,过去几年国内产业技术整体上在不断发展,但始终与美国、日本、台湾、韩国保持着一定的差距。尽管有市场容量巨大,各级政府高度重视等有利因素,但我认为在上面这些问题明显改善前,大陆LED产业技术短时间内还是维持目前这种跟踪国际先进水平的状态,但差距不会进一步拉大。[NT:PAGE=.$]

  新世纪LED网:国家、企业、研究机构、院校,这四个角色应该如何支持半导体行业朝着积极健康的方向发展呢?

  沈波教授:“应该做”和“能做到”是两回事,而且差别也挺大。

  我认为,目前中央政府和地方政府对这个产业是相当重视的,很多地方是从政治的高度来看待“节能减排”这个事情,将其定位于产业结构升级、转变经济发展方式的一条道路,也给与了大力的资金投入和优惠政策,政府层面已经是做得相当不错了。

  企业可以在参与行业标准的制订、技术研发等方面做得更好一点。关键的核心推动角色还是在企业和研发机构,两者都需要改变做事的方式。目前进入LED行业的很多企业都是从传统制造业或者其他行业转型过来的,资源型企业和房地产企业很多都涉足LED行业,发展思路和具体管理上按高科技企业的标准还有不少不适应的地方。

  LED这个新兴产业的积累还不够,行业内产业链很长,企业素质差别很大,所以几个角色在看问题、处理问题的方式存在一定的差异。大型企业,包括央企、进驻大陆的海外大公司在不断进入这个行业,我相信这些大企业进来以后,在行业中将起到积极的引导作用,包括技术研发方面的作用,将能改变大陆其他企业的发展思路和管理模式。

  研发机构的问题需要科研、教育体制有所改革,包括一些价值观的改变,也是要有一个过程。

  新世纪LED网:LED路灯在全国21个定点绿色照明示范城市已经安装了1年之久,“十城万盏”示范工程可以说是半导体照明进入中国照明市场中的一个里程碑,LED路灯以及LED照明在国内的评价褒贬不一。您认为LED路灯目前还存在哪些重要的问题?

  沈波教授:科技部“十城万盏”示范工程应该讲还是做得不错的,对推动半导体照明的技术和产业发展起了很好的推动作用。LED路灯目前最大的问题还是可靠性,包括LED器件的可靠性、LED灯具的可靠性、驱动电源的可靠性。其次是成本问题。若可靠性和成本这两个问题能够很好的解决,LED路灯的推广会很有希望。现在LED路灯企业也是鱼目混珠,因为中下游的技术门槛不是很高,有实力或没实力的公司都进来了,造成LED路灯在部分地方出现了一些退化问题,影响了半导体照明的声誉。但LED路灯的发展这条路并没有问题。

  政府本意是通过减税,补贴来扶持一批企业,把标准定出来、技术搞上去、成本降下来,然后通过市场带来自我发展的良性循环,其实跟扶持太阳能电池的发展思路类似。我认为中国的LED路灯示范工程本身并不落后,国内的LED路灯普及程度不比外国差,国内推动力度还是很大的。[NT:PAGE=.$]

  新世纪LED网:您从事外延生长方面的研究,对LED芯片肯定也有深入的了解,您认为LED芯片在未来2年内会否出现产能过剩?

  沈波教授:开始已经说过,产能过剩问题是一个动态问题。目前好的芯片是否会过剩很难做出准确的判断,因为好的芯片相对需求量也少一些。其实质量较差、成本比较便宜的芯片倒不会过剩,因为应用太广了,有很多的消化渠道。过剩与否与价格有关系,LED现在是个替代传统光源的过程,很紧迫需要替换的应用领域还是少数,一旦LED产量、质量上来之后价格就会降下来,那应用的领域就会随着扩展。

  新世纪LED网:MOCVD设备国产化的研制在过去就已经开始,但获得的进展不大。您认为MOCVD设备国产化的未来趋势如何?

  沈波教授:国家针对MOCVD设备国产化的支持从上世纪80年代就开始了,最早从事MOCVD设备研制的单位里的项目现在都停了,最早从事这方面研发的专业人员现在都退休了。国内的上海冶金所(现上海微系统所)、长春物理所(现长春光机物理所)、西安光电所等都曾经做过这些项目。我国的起步并不比别人晚,但是支持力度不够持续,加上技术、体制问题,走到现在还是没有大的进步。

  问题之所以得不到解决的原因我认为有2个,第一是前些年国内整体工业水准,特别是精密加工、自动控制的技术水准与国外相比还有很大差距;第二还是体制问题,过去国家给予支持的对象主要是研究所、大学,这些单位是把设备研发作为一个项目来做,项目完成达到考核指标后,也就结束了,而不是作为一个具备市场需求的产品来做,缺少产业化的驱动力。

  我认为要实现设备国产化,必须采用产官研结合的新型模式,主要承担这个研发的角色最好是企业,企业才会将其当做一个产品来做,符合市场化,如果还是以一个项目来做,还是会走入以前那条旧路。研发前期的投入会是非常大,并且不能够期望立马能产生效益赚钱,所以政府要扶持企业。比如政府投入一部分资金,企业投入一部分,政府能够提供优惠政策给企业,再吸引一批人,给予补贴。然后鼓励大学、研究机构参与进来,分担其中一些攻关的任务,因为精密制造和自动控制,可靠性和产品验证等问题,一些企业能力上还达不到技术要求,需要大学或者研究机构的参与。

  MOCVD设备制造就像是一个小一点的大飞机工程,结构十分复杂,零部件要求高,某种意义上反映了一个国家的整体技术能力,比如从基础的特种金属材料,到工艺企业的精密加工和自动控制、适时监控装置等等,涉及面很广。应该说,这几年我国这些方面配套技术能力有很大的提高,基本具备了设备国产化的技术基础。

  我认为如果有一个好的机制的话,MOCVD设备国产化5年之内应该有突破。做这件事是抓住了半导体照明产业中的核心问题,不然芯片厂还是在为国际那两家设备厂“打工”。[NT:PAGE=.$]

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