作为第三代半导体材料，氮化镓（GaN）具有低的热产生率和高的击穿电场，是研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。然而，以氮化镓为衬底的LED（发光二极管）光的提取效率一直是半导体照明核心器件效率提升的重要技术瓶颈。

　　为解决此问题，依托中国科学院半导体研究所在LED外延材料技术方面的研发力量，扬州中科半导体照明有限公司（以下简称扬州中科）于2007年成立，中科院半导体所研究员王国宏出任扬州中科总经理。

　　王国宏从事半导体发光管二极管、激光器、探测器等光电子器件材料的MOCVD生长、工艺开发及工程化研究多年。而在扬州中科，他又实现了技术从实验室到市场产品的蜕变。

　　技术落地扬州

　　20世纪60年代，科研人员发明了红色及绿色LED，但三原色之一的蓝色LED却因在材料结晶环节遇阻而被断言“难以在20世纪实现”。

　　20世纪80年代，时任名古屋大学教授的赤崎勇和天野浩一起向难倒了全球研究者的氮化镓结晶制作发起了挑战。经过反复实验，1986年，他们成功制成了氮化镓结晶，并于1989年在全球首次实现了蓝色LED。

　　随后，当时在德岛县日亚化学工业公司当技术员的中村修二，独立研发出了大量生产氮化镓晶体的技术，并成功制成了高亮度蓝色LED。中村还发明了蓝色半导体激光器，并在全球首次将这两项发明投入实际生产。

　　可以说，赤崎勇和天野浩在蓝色LED的基础研究方面贡献突出，而中村修二的贡献主要在于实用化研究。这三人也因发明蓝色LED一同获得2014年诺贝尔物理学奖。

　　20世纪末，中科院半导体所研究员王国宏带领团队在国内首先研制出高亮度橙黄色AlGaInP发光二极管，并提出一种提高发光效率的新结构。他对记者介绍道：“之所以蓝光LED制造难度更大，主要是需要氮化镓材料作其外延片的衬底，而氮化镓并非天然材料，制取工艺难度很大。”

　　“由于氮化镓材料高折射率的物理性质，光提取一直是半导体照明核心器件效率提升的重要技术瓶颈。”王国宏团队通过技术的改进，提高了发光的效率。“我们在国际上首创了一项技术，使得器件提取效率提高1.6倍。”

　　他进一步解释道，他们在产品核心发光器表面做了一些结构，使得这一产品制成的LED比同类瓦数产品亮度要高出1.6倍。随着王国宏团队的技术日益成熟，中科院半导体所开始寻求合作伙伴，希望将技术从实验室推广到应用市场。

　　2007年春天，扬州市经济技术开发区举行了一场半导体照明（LED）论坛，这场论坛也引起了时任中科院半导体所所长李晋闽的注意。随后，扬州市政府组织人员前往中科院半导体所考察，李晋闽在接待到访客人时表示：“谁掌握了高端外延技术，谁就掌握了LED关键技术。”

　　扬州在传统照明领域有很好的产业基础，特别是以路灯为代表的市政照明占国内市场的近30%份额。随着扬州半导体产业链条的成熟，当地政府意识到LED产业发展如果缺乏科技力量支撑，很快将被淘汰。因此，扬州市政府提出，希望中科院半导体所能在扬州成立半导体照明的研发分部。

　　收到邀请的中科院半导体所派出一支10人研发团队来到扬州。王国宏是当年的带队人，负责半导体照明用高效大功率LED外延片产业化技术开发。王国宏表示：“选择扬州之前，我们也花了好几年的时间，考察了很多地方。最终选择扬州，主要还是看中扬州的LED产业氛围，有助于开展产学研合作。”

　　企业发展壮大

　　王国宏在率领团队来到扬州之初，就开始着手搭建研发平台——扬州中科半导体照明研发中心。他介绍，中心的定位主要做半导体照明产业链上游产品，以外延材料、外延技术这些最难攻克的为核心。

　　技术到产品的蜕变不仅需要专业的团队，还需要雄厚的资金来推广和运营。2007年，扬州市经济开发区出资3000万元，中科院半导体所以技术作价1000万元入股，双方合资成立扬州中科。2008年，王国宏入选江苏省“双创人才”（企业创新类），获100万元资助。

　　2009年，王国宏团队就如何达到200lm/W进行了深入研究。他指出，达到150lm/W可以依赖蓝宝石衬底,但要达到200lm/W发光效率就需要借助氮化镓自支撑衬底,而MOCVD设备是LED产业链上最关键的核心设备之一。MOCVD是一种新型气相外延生长技术，该设备也是生产LED外延片必需的设备。

　　然而，国外一台MOCVD设备的购买价格在1000~1500万元。“前期的创业资金有点捉襟见肘，但我们坚信好的技术一定能成功打开市场。”王国宏表示，当时团队已经成功研制出一次可以生长7片2英寸氮化镓基半导体材料的MOCVD整机，也为国产化的重大装备打下了重要基础。

　　“但我们企业当时的规模还无法批量生产成套的MOCVD设备。”此时王国宏清醒地认识到，企业发展壮大需要更多的资金。

　　2010年初，在扬州开发区管委会的支持下，扬州中科开始引入民间资本，注册资本迅速扩充至1亿元。半年后，中材集团寻找新项目，希望借此进入战略新兴产业领域，扬州中科很快进入中材集团的视野。2011年2月，通过增资扩股，中材集团以现金出资方式对扬州中科增资，并成为扬州中科的最大股东。

　　2011年底，由中材集团控股的扬州中科启动总投资16.7亿元的一期项目，一期项目建设包括主要生产车间、辅助生产车间、公用工程系统及其他辅助设施。投产后,扬州中科将拥有50台MOCVD设备,并拥有与之匹配的、同等产能的芯片加工生产线,年产能可达120万张芯片，产值超过10亿元。

　　“一文钱难倒英雄汉。”王国宏感叹道，“在扬州中科发展的几个关键节点上，都离不开政府支持和资金的及时注入。”

　　在企业发展壮大的同时，王国宏也时刻关注自身和团队技术的提升。在他的指导和培养下，孙一军、王辉等人先后入选江苏省“双创人才”企业创新类和扬州市“绿扬金凤计划”创新领军人才。2010年以来，王国宏在国内外学术刊物和会议上发表论文60余篇，“低热阻高光效蓝宝石基GaNLED材料外延及芯片技术”获得2014年度国家科学技术发明奖二等奖。

　　在扬州工作期间，王国宏以负责人身份参与了国家“863”计划、2009年江苏省科技成果转化专项资金项目、2010年江苏省科技成果转化专项资金项目、江苏省省级战略性新兴产业发展专项、国家高新技术产业化项目等，先后获得江苏省第一期“科技企业家培育工程”培育对象、扬州市“有突出贡献中青年专家”等荣誉称号。

　　顺应市场需求

　　王国宏表示，在中材集团入股扬州中科前，整个LED市场行情并不被看好。当时LED芯片价格一落千丈，很多下游厂家纷纷停产、观望，惨淡的氛围弥漫在整个行业。

　　尽管如此，扬州中科仍在继续扩大生产规模。“之前我们作过调研，在白炽灯禁用后，LED应用前景一片光明。”王国宏说。自中材集团正式控股扬州中科后，扬州中科有了资金保障，正式成为集研发、生产为一体的稳健型LED生产企业。

　　经历十多年的发展，扬州中科以高端LED外延技术为核心，以照明应用设计为牵引，建设完成半导体照明核心技术产业化研发平台，开拓了国内的半导体照明市场。

　　如今，扬州中科主要生产氮化物系列蓝绿光高端外延片和芯片，年产能折合两英寸外延片达150万片，产品完整覆盖低功率和中大功率，可应用于通用照明、液晶电视背光及大屏幕显示等领域。

　　王国宏介绍：“基于这一产品的芯片，被一些企业购买运用后的相关LED产品，已经被应用于北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、人民大会堂、京沪高铁等国家重大工程项目上。”

　　2018年，由扬州中科研制的510倒装蓝、绿光芯片制成的超高密度小间距显示屏亮相第十四届上海国际LED展。“这也是扬州中科从照明产品转型到以生产小间距芯片产品的转型。”王国宏说。

　　扬州中科调整产品线的策略也是应势而为。随着国内外LED市场竞争越发激烈，扬州中科的行业地位也面临着一次次的挑战。王国宏再次感受到前所未有的压力：“我们要做的不仅是技术改进，还需要顺应市场的需求。”

　　近年来，欧司朗、科锐、日亚化学、丰田合成和飞利浦五大国际LED巨头通过在全球范围内提起专利诉讼并彼此达成专利交叉许可协议，不仅构成了严密的专利保护网，也成为了悬在中国大陆企业头顶的“达摩克利斯之剑”。

　　王国宏指出，在这样的处境下，扬州中科作为中国大陆的LED企业，要想全面规避侵权风险乃至实现“弯道超车”，就必须在遵守国际知识产权通行规则的基础上，加大研发力度，积累更多核心专利。

　　近年来，扬州中科已累计提交中国专利申请超过50件，通过省市区三级资金政策导向，扬州中科还针对全球主要出口市场通过《专利合作条约》（PCT）途径提交了2件国际专利申请，全面规避海外侵权风险。

　　王国宏表示：“如果说国际专利纠纷起到警示作用，那么国内LED技术产品的竞争已然是一片‘红海’，如何杀出重围，保持领先，值得我们深入思考。”