北京大學教授沈波:MOCVD國產(chǎn)化,需用產(chǎn)官研
摘要: 2010年12月4日,華南師范大學在廣州珠江賓館承辦了“2010年光電子與微納光子進展國際會議”。北京大學物理學院副院長、“長江學者”特聘教授沈波博士參加了早上的“光電子與微納光子大會”并發(fā)表了精彩演講。會后,新世紀LED網(wǎng)的記者針對國內LED產(chǎn)業(yè)存在的關鍵問題專訪了沈波教授。
新世紀LED網(wǎng):請介紹一下北京大學“寬禁帶半導體研究中心”以及您的研究方向?
沈波教授:北京大學寬禁帶半導體研究中心是上世紀90年代由甘子釗院士和張國義教授創(chuàng)立的,是我國最早從事GaN基半導體材料外延生長和GaN基LED的研究單位。該中心經(jīng)過10多年的發(fā)展,已成為我國GaN基寬禁帶半導體材料、物理和器件的主要研發(fā)單位之一,在國內外有一定的影響。III族氮化物半導體,簡稱GaN基半導體,結合不同結構的外延生長,不僅可以用于制備LED器件,還可以制備成為激光器、微波器件、探測器等。
我在2004年加盟北京大學寬禁帶半導體研究中心,目前主要從事GaN基材料MOCVD外延生長、材料物理和器件物理性質的研究,屬于半導體上游和應用基礎領域的研究。
新世紀LED網(wǎng):外延材料的生長主要依靠MOCVD設備,今明兩年媒體宣稱大陸LED企業(yè)計劃采購總計300多臺的MOCVD設備,您怎樣看待這樣的大規(guī)模采購現(xiàn)象?企業(yè)購入設備后將面臨怎樣的問題?
沈波教授:首先這些企業(yè)的采購計劃信息是否準確很重要。部分企業(yè)初步擬定了幾十臺到上百臺的采購計劃,公布小型采購計劃的公司也挺多,但是確認已經(jīng)與兩家設備供應商(Aixtron&Vecco)恰談具體采購事宜的公司并沒有那么多。不排除有些企業(yè)宣傳雄心勃勃的采購計劃是為了爭取地方政府的優(yōu)惠政策和資金補貼,或出于企業(yè)間競爭的考慮。
關于面臨怎樣的問題,第一點,從靜態(tài)市場來看,這些采購如果都實現(xiàn),有可能會導致產(chǎn)能過?!,F(xiàn)在大家很看重的LED背光源,近來的發(fā)展趨勢并沒有當初預測的那么樂觀。芯片當前需求比起上半年的狂熱,還是有所落差。目前大家對家居普通照明很期待,但用于家居普通照明的 LED技術、成本等問題還有待進一步突破。 因此產(chǎn)能過剩問題暫時無法下定論。
第二點,從大陸的產(chǎn)業(yè)配套來看還是存在問題,包括原材料、氣體、藍寶石等現(xiàn)在都處于價格大幅上漲、供應緊張的狀態(tài)。在大陸廠家想進一步擴大產(chǎn)能的情況下,原材料和配套能否跟得上是一個很大的挑戰(zhàn)。
第三點,最核心和值得擔心的還是“人”的問題。大陸上游公司(擁有MOCVD設備、主營外延片和LED芯片的公司)的技術很大程度依賴于臺灣團隊和少數(shù)的韓國、美國團隊,很少公司打造了自己的“國家隊”,國內具備專業(yè)基礎和MOCVD實際操作經(jīng)驗的人才很匱乏。LED外延片制備實際上并沒有像硅IC產(chǎn)業(yè)那樣形成標準工藝,把MOCVD設備定格在某種工作狀態(tài)下并不能一勞永逸地解決產(chǎn)品問題,“人”是生產(chǎn)工藝中很核心的一個因素。設備的持續(xù)擴充肯定會遇到人才緊缺的瓶頸,至少有些企業(yè)現(xiàn)在就體會到了。[NT:PAGE=.$]
新世紀LED網(wǎng):剛才您提到了人才問題,北京大學在LED業(yè)界的人才培養(yǎng)方面有沒有做出什么規(guī)劃呢? 國內LED行業(yè)核心人才的現(xiàn)狀如何?
沈波教授:目前國內大部分高校包括北大在內并未做出特別的規(guī)劃。前幾年,大陸做LED相關研究的研究生畢業(yè)后基本上都出國,因為在國外很容易找到自己的工作領域?,F(xiàn)在國內有很好的發(fā)展趨勢和產(chǎn)業(yè)格局,企業(yè)對人才的需求爆發(fā),待遇也體面,他們當中不少人選擇留在國內的公司。
國產(chǎn)LED芯片要真正達到臺灣、韓國的水平需要培養(yǎng)一大批有專業(yè)基礎和實際經(jīng)驗的MOCVD人才,更別說要達到美國、日本的芯片水平。受高校體制,經(jīng)費,招生資源投入等限制,學校到目前還無法展開大規(guī)模的招生。從目前的大學研究生培養(yǎng)體制來說,并不是主要根據(jù)市場需要培養(yǎng)人才,往往是研究生導師是干什么的,學生就干什么。
為了應對專業(yè)技術人才緊缺問題,目前大多數(shù)擁有臺灣技術團隊的公司在內部培訓招聘進去的大學生,不少學生原來并不是學半導體專業(yè)的,但是經(jīng)過培訓之后就直接操作MOCVD設備,短時間內也就談不上改進和創(chuàng)新了,這也是國產(chǎn)芯片落后于臺灣、韓國的一個重要原因。比如,MOCVD設備運行時需要經(jīng)常修正生長條件,做出各種各樣的改進才能把水準提高。很多工程師往往長期負責很固定的一道工序,不能做出改變,改進和創(chuàng)新的可能就很小。
新世紀LED網(wǎng):根據(jù)您了解到的行業(yè)現(xiàn)狀,能否分析一下大陸的LED產(chǎn)業(yè)和技術還存在什么問題?
沈波教授:首先,大陸的市場需求很大、市場驅動很大,這個力量是有利于大陸的整個基礎進步。無論企業(yè)、大學研究機構還是政府都很重視。芯片封裝和應用的市場主要在大陸,臺灣、韓國生產(chǎn)的芯片大部分得賣給大陸,這是我們很有利的一面。
不利的一面也很明顯,就是目前國內芯片公司除個別例外,規(guī)模都比較小,技術團隊的水平不夠強,比較依賴臺灣團隊,技術團隊的流動性大,不穩(wěn)定。此外,企業(yè)真正投入研發(fā)的資金不多,更多的是靠政府的經(jīng)費來支撐企業(yè)做研發(fā),甚至是逼著企業(yè)做研發(fā)。據(jù)我體會,企業(yè)愿意投較大經(jīng)費做研發(fā)的很少,都是直接套用美國、日本、臺灣、韓國的技術。在國內經(jīng)濟發(fā)展的大潮下,很大一部分企業(yè)正處在初級階段,這個現(xiàn)象是正常的。未來企業(yè)做大以后肯定會改變思路,研發(fā)自主技術。這些不足跟當前產(chǎn)業(yè)狀態(tài)是一致的,也都是制約國內產(chǎn)業(yè)技術水平快速發(fā)展的原因。
另一點,大學、研究所跟企業(yè)的合作還是存在脫節(jié)的問題。站在企業(yè)角度,并不愿意投入太多資金給大學和研究所培養(yǎng)人才以及做研發(fā),企業(yè)在面臨自主研發(fā)和現(xiàn)成技術的選擇時更偏向于后者。比起自主研發(fā)投入的大量資金與時間,為現(xiàn)成技術買單是比較現(xiàn)實的選擇。
再一點是教育科研體制的問題,站在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度看,大學、研究機構對教師、研發(fā)人員的評估體系、考核體系是有問題的。企業(yè)需要的是實用化、產(chǎn)業(yè)化的技術,講求更大效益;而大學教師和研發(fā)人員更關注的是職稱、考核、晉升、學術地位,兩者之間往往不能很好交集。
基于一系列有利和不利的因素,過去幾年國內產(chǎn)業(yè)技術整體上在不斷發(fā)展,但始終與美國、日本、臺灣、韓國保持著一定的差距。盡管有市場容量巨大,各級政府高度重視等有利因素,但我認為在上面這些問題明顯改善前,大陸LED產(chǎn)業(yè)技術短時間內還是維持目前這種跟蹤國際先進水平的狀態(tài),但差距不會進一步拉大。[NT:PAGE=.$]
新世紀LED網(wǎng):國家、企業(yè)、研究機構、院校,這四個角色應該如何支持半導體行業(yè)朝著積極健康的方向發(fā)展呢?
沈波教授:“應該做”和“能做到”是兩回事,而且差別也挺大。
我認為,目前中央政府和地方政府對這個產(chǎn)業(yè)是相當重視的,很多地方是從政治的高度來看待“節(jié)能減排”這個事情,將其定位于產(chǎn)業(yè)結構升級、轉變經(jīng)濟發(fā)展方式的一條道路,也給與了大力的資金投入和優(yōu)惠政策,政府層面已經(jīng)是做得相當不錯了。
企業(yè)可以在參與行業(yè)標準的制訂、技術研發(fā)等方面做得更好一點。關鍵的核心推動角色還是在企業(yè)和研發(fā)機構,兩者都需要改變做事的方式。目前進入LED行業(yè)的很多企業(yè)都是從傳統(tǒng)制造業(yè)或者其他行業(yè)轉型過來的,資源型企業(yè)和房地產(chǎn)企業(yè)很多都涉足LED行業(yè),發(fā)展思路和具體管理上按高科技企業(yè)的標準還有不少不適應的地方。
LED這個新興產(chǎn)業(yè)的積累還不夠,行業(yè)內產(chǎn)業(yè)鏈很長,企業(yè)素質差別很大,所以幾個角色在看問題、處理問題的方式存在一定的差異。大型企業(yè),包括央企、進駐大陸的海外大公司在不斷進入這個行業(yè),我相信這些大企業(yè)進來以后,在行業(yè)中將起到積極的引導作用,包括技術研發(fā)方面的作用,將能改變大陸其他企業(yè)的發(fā)展思路和管理模式。
研發(fā)機構的問題需要科研、教育體制有所改革,包括一些價值觀的改變,也是要有一個過程。
新世紀LED網(wǎng):LED路燈在全國21個定點綠色照明示范城市已經(jīng)安裝了1年之久,“十城萬盞”示范工程可以說是半導體照明進入中國照明市場中的一個里程碑,LED路燈以及LED照明在國內的評價褒貶不一。您認為LED路燈目前還存在哪些重要的問題?
沈波教授:科技部“十城萬盞”示范工程應該講還是做得不錯的,對推動半導體照明的技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展起了很好的推動作用。LED路燈目前最大的問題還是可靠性,包括LED器件的可靠性、LED燈具的可靠性、驅動電源的可靠性。其次是成本問題。若可靠性和成本這兩個問題能夠很好的解決,LED路燈的推廣會很有希望?,F(xiàn)在LED路燈企業(yè)也是魚目混珠,因為中下游的技術門檻不是很高,有實力或沒實力的公司都進來了,造成LED路燈在部分地方出現(xiàn)了一些退化問題,影響了半導體照明的聲譽。但LED路燈的發(fā)展這條路并沒有問題。
政府本意是通過減稅,補貼來扶持一批企業(yè),把標準定出來、技術搞上去、成本降下來,然后通過市場帶來自我發(fā)展的良性循環(huán),其實跟扶持太陽能電池的發(fā)展思路類似。我認為中國的LED路燈示范工程本身并不落后,國內的LED路燈普及程度不比外國差,國內推動力度還是很大的。[NT:PAGE=.$]
新世紀LED網(wǎng):您從事外延生長方面的研究,對LED芯片肯定也有深入的了解,您認為LED芯片在未來2年內會否出現(xiàn)產(chǎn)能過剩?
沈波教授:開始已經(jīng)說過,產(chǎn)能過剩問題是一個動態(tài)問題。目前好的芯片是否會過剩很難做出準確的判斷,因為好的芯片相對需求量也少一些。其實質量較差、成本比較便宜的芯片倒不會過剩,因為應用太廣了,有很多的消化渠道。過剩與否與價格有關系,LED現(xiàn)在是個替代傳統(tǒng)光源的過程,很緊迫需要替換的應用領域還是少數(shù),一旦LED產(chǎn)量、質量上來之后價格就會降下來,那應用的領域就會隨著擴展。
新世紀LED網(wǎng):MOCVD設備國產(chǎn)化的研制在過去就已經(jīng)開始,但獲得的進展不大。您認為MOCVD設備國產(chǎn)化的未來趨勢如何?
沈波教授:國家針對MOCVD設備國產(chǎn)化的支持從上世紀80年代就開始了,最早從事MOCVD設備研制的單位里的項目現(xiàn)在都停了,最早從事這方面研發(fā)的專業(yè)人員現(xiàn)在都退休了。國內的上海冶金所(現(xiàn)上海微系統(tǒng)所)、長春物理所(現(xiàn)長春光機物理所)、西安光電所等都曾經(jīng)做過這些項目。我國的起步并不比別人晚,但是支持力度不夠持續(xù),加上技術、體制問題,走到現(xiàn)在還是沒有大的進步。
問題之所以得不到解決的原因我認為有2個,第一是前些年國內整體工業(yè)水準,特別是精密加工、自動控制的技術水準與國外相比還有很大差距;第二還是體制問題,過去國家給予支持的對象主要是研究所、大學,這些單位是把設備研發(fā)作為一個項目來做,項目完成達到考核指標后,也就結束了,而不是作為一個具備市場需求的產(chǎn)品來做,缺少產(chǎn)業(yè)化的驅動力。
我認為要實現(xiàn)設備國產(chǎn)化,必須采用產(chǎn)官研結合的新型模式,主要承擔這個研發(fā)的角色最好是企業(yè),企業(yè)才會將其當做一個產(chǎn)品來做,符合市場化,如果還是以一個項目來做,還是會走入以前那條舊路。研發(fā)前期的投入會是非常大,并且不能夠期望立馬能產(chǎn)生效益賺錢,所以政府要扶持企業(yè)。比如政府投入一部分資金,企業(yè)投入一部分,政府能夠提供優(yōu)惠政策給企業(yè),再吸引一批人,給予補貼。然后鼓勵大學、研究機構參與進來,分擔其中一些攻關的任務,因為精密制造和自動控制,可靠性和產(chǎn)品驗證等問題,一些企業(yè)能力上還達不到技術要求,需要大學或者研究機構的參與。
MOCVD設備制造就像是一個小一點的大飛機工程,結構十分復雜,零部件要求高,某種意義上反映了一個國家的整體技術能力,比如從基礎的特種金屬材料,到工藝企業(yè)的精密加工和自動控制、適時監(jiān)控裝置等等,涉及面很廣。應該說,這幾年我國這些方面配套技術能力有很大的提高,基本具備了設備國產(chǎn)化的技術基礎。
我認為如果有一個好的機制的話,MOCVD設備國產(chǎn)化5年之內應該有突破。做這件事是抓住了半導體照明產(chǎn)業(yè)中的核心問題,不然芯片廠還是在為國際那兩家設備廠“打工”。[NT:PAGE=.$]
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