固體發(fā)光技術(shù)中的吸光蓄光材料通過(guò)將吸收的光能存儲(chǔ)并緩慢釋放，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)光源到無(wú)源發(fā)光、從安全標(biāo)識(shí)到智能顯示的跨越，以其高效節(jié)能、長(zhǎng)效發(fā)光的特性引領(lǐng)了節(jié)能環(huán)保、安全應(yīng)急及顯示標(biāo)識(shí)的巨大變革。新一代蓄光發(fā)光材料體系，解決了長(zhǎng)期困擾業(yè)界的技術(shù)難題。在建筑裝飾、交通運(yùn)輸、軍事設(shè)施、消防安全、日用生活品等領(lǐng)域，并由此形成了發(fā)光產(chǎn)業(yè)鏈，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)前景廣闊。尤其是在關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全的消防安全領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。固體發(fā)光技術(shù)引領(lǐng)照明產(chǎn)業(yè)變革。人類照明經(jīng)歷從火把、油燈到白熾燈、熒光燈、藍(lán)光LED技術(shù)。LED是以高效節(jié)能、智能應(yīng)用為特征的半導(dǎo)體照明時(shí)代，并催生了巨大的綠色照明產(chǎn)業(yè)。
近日，“2025新一代半導(dǎo)體晶體材料技術(shù)及應(yīng)用大會(huì)”于云南昆明舉辦。期間，路明科技集團(tuán)有限公司總工程師、華夏芯智慧光子科技（北京）有限公司首席科學(xué)家肖志國(guó)做了《固體發(fā)光技術(shù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革》的主題報(bào)告，分享了固體發(fā)光技術(shù)引發(fā)的變革、成果與研究進(jìn)展。
稀土發(fā)光材料產(chǎn)業(yè)具有巨大戰(zhàn)略價(jià)值
資料顯示，全球稀土發(fā)光材料需求達(dá)數(shù)千噸。長(zhǎng)余輝發(fā)光材料和LED發(fā)光材料應(yīng)用范圍廣泛，呈現(xiàn)迅速上升態(tài)勢(shì)，白光LED發(fā)光材料2010年以來(lái)需求量保持年均25%以上。我國(guó)稀土發(fā)光材料產(chǎn)量全球占比逐年升高，是現(xiàn)階段最大的生產(chǎn)國(guó)。中國(guó)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量不存在差距，但在國(guó)際市場(chǎng)中份額占比較小。
與此同時(shí)，光電子產(chǎn)業(yè)是我國(guó)戰(zhàn)略必爭(zhēng)產(chǎn)業(yè)。多個(gè)萬(wàn)億級(jí)的新場(chǎng)景、新產(chǎn)業(yè)。光電子核心組件市場(chǎng)價(jià)值不低于2萬(wàn)億人民幣，未來(lái)還將撬動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造16萬(wàn)億人民幣產(chǎn)值。芯片由“電”到“光”的轉(zhuǎn)換，是國(guó)產(chǎn)芯片擺脫“卡脖子”困境、實(shí)現(xiàn)換道趕超的戰(zhàn)略機(jī)遇。國(guó)家重點(diǎn)支持發(fā)光材料與芯片研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，其中國(guó)家“863”計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金明確資助稀土蓄光材料研發(fā)；國(guó)家發(fā)改委《照明設(shè)備更新改造指南》要求推動(dòng)新型節(jié)能材料（含蓄光材料）； 國(guó)家發(fā)改委《照明設(shè)備更新改造指南》明確提出“鼓勵(lì)LED照明開發(fā)”； 國(guó)標(biāo)《室內(nèi)照明用LED產(chǎn)品能效限定值及能效等級(jí)》要求新建項(xiàng)目?jī)?yōu)先采購(gòu)能效1級(jí)LED設(shè)備；工信部《推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新實(shí)施方案》將光芯片列為“高端化升級(jí)”重點(diǎn)；中央財(cái)政以超長(zhǎng)期特別國(guó)債支持光芯片在數(shù)據(jù)中心、量子通信等場(chǎng)景的產(chǎn)業(yè)化。發(fā)光材料與芯片多次被列入國(guó)家重大研發(fā)支持計(jì)劃。
作為稀土發(fā)光材料與半導(dǎo)體發(fā)光芯片產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，路明科技集團(tuán)有限公司擁有半導(dǎo)體發(fā)光材料和發(fā)光芯片“芯粉合一”兩大核心技術(shù)專利。主營(yíng)業(yè)務(wù)包括蓄光發(fā)光材料及制品、標(biāo)識(shí)工程，LED發(fā)光材料、半導(dǎo)體發(fā)光外延片和芯片，LED光源、LED照明與顯示工程等。華夏芯智慧光子科技（北京）有限公司是行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先的半導(dǎo)體光電子芯片器件制造商和AI智算中心光互聯(lián)綜合解決方案服務(wù)商，擁有光芯片-器件-模塊全產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合能力。通過(guò)自主創(chuàng)新取得了光電子芯片核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化資源。
稀土蓄光發(fā)光材料領(lǐng)域技術(shù)發(fā)明與產(chǎn)業(yè)化
傳統(tǒng)蓄光發(fā)光材料（長(zhǎng)余輝發(fā)光材料）面臨放射性的艱巨挑戰(zhàn)，是業(yè)界近一個(gè)世紀(jì)難以攻克的技術(shù)難題。多稀土離子共激活，形成陷阱，產(chǎn)生能量傳遞，形成長(zhǎng)余輝蓄光發(fā)光，為開發(fā)新一代超長(zhǎng)余輝稀土蓄光材料提供了理論支撐。研究重新設(shè)計(jì)材料結(jié)構(gòu)，調(diào)控基質(zhì)元素改變晶場(chǎng)強(qiáng)度，激活離子4f-5d能級(jí)發(fā)生變化，形成鋁酸鹽、硅酸鹽體系發(fā)光材料，解決了業(yè)界近一個(gè)世紀(jì)難以攻克技術(shù)難題，開創(chuàng)了新一代蓄光發(fā)光材料系列。
報(bào)告顯示，超長(zhǎng)余輝的稀土蓄光發(fā)光材料方面取得了多項(xiàng)成果，國(guó)際首創(chuàng)多稀土離子激活的鋁酸鹽、硅酸鹽蓄光發(fā)光材料，發(fā)光強(qiáng)度提高10～30 倍。避免了放射性元素?fù)诫s，發(fā)光可超過(guò)5300分鐘，近100小時(shí)的蓄光發(fā)光能力。
蓄光發(fā)光材料高分子制品化技術(shù)創(chuàng)新方面，通過(guò)偶聯(lián)滲透等技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了無(wú)機(jī)材料與高分子有機(jī)結(jié)合，開發(fā)了發(fā)光塑料、發(fā)光化纖等產(chǎn)品。通過(guò)擠出注塑等工藝實(shí)現(xiàn)發(fā)光材料制品化性能優(yōu)異
開發(fā)了系列稀土蓄光發(fā)光材料制品，解決了發(fā)光材料粉末與樹脂、玻璃等相容性及高溫抗氧化等技術(shù)難題。發(fā)明了發(fā)光板、發(fā)光陶瓷等7大系列200余種新型工業(yè)化產(chǎn)品，列入國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品，是國(guó)際認(rèn)證知名品牌。實(shí)施了批量制備和產(chǎn)業(yè)化，建立了稀土發(fā)光材料和制品重大產(chǎn)業(yè)化基地。蓄光型自發(fā)光疏散指示系統(tǒng)直接服務(wù)于國(guó)家消防應(yīng)急體系建設(shè)，為人類生命安全提供重要保障，應(yīng)用于交通運(yùn)輸、國(guó)防軍事、消防設(shè)施、建筑裝飾、日常生活等領(lǐng)域，形成發(fā)光產(chǎn)業(yè)鏈。
半導(dǎo)體照明用發(fā)光材料領(lǐng)域技術(shù)發(fā)明與產(chǎn)業(yè)化
半導(dǎo)體照明技術(shù)問(wèn)世，21世紀(jì)初在世界范圍開啟大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。“藍(lán)光氮化鎵發(fā)光芯片 + 黃色稀土發(fā)光材料”成為高效節(jié)能的白光照明主流技術(shù)路線。我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展受國(guó)際專利極大制約。發(fā)明新型硅酸鹽發(fā)光材料，形成半導(dǎo)體照明自主創(chuàng)新路線。提出利用陽(yáng)離子替換影響發(fā)光中心產(chǎn)生電子云擴(kuò)大效應(yīng)和和[SiO4 ]4-陰離子基團(tuán)多種組合改變晶場(chǎng)環(huán)境。
通過(guò)摻雜小半徑鹵素離子降低聲子能量；摻雜大半徑堿土金屬離子增強(qiáng)晶體場(chǎng)劈裂，提升材料的量子轉(zhuǎn)化效率，通過(guò)機(jī)理研究和材料設(shè)計(jì)，提出新材料路線。
發(fā)明新型硅酸鹽發(fā)光材料并產(chǎn)業(yè)化和制品化，Eu2+摻雜450~610nm的硅酸鹽系列LED照明發(fā)光材料誕生。形成了450~610nm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)稀土硅酸鹽發(fā)光材料全光譜發(fā)射調(diào)色板技術(shù)，打破國(guó)際專利封鎖，為全光譜綠色照明開辟了新的技術(shù)路線。
提出了用于芯片級(jí)封裝的遠(yuǎn)程激發(fā)技術(shù)，發(fā)明了多類型的光轉(zhuǎn)換膜塊系列產(chǎn)品，解決了產(chǎn)品封裝過(guò)程中的眩光和散熱提問(wèn)，提高光源的壽命。
形成全光譜綠色照明技術(shù)，激發(fā)光譜與發(fā)射光譜間的斯托克斯位移偏小，譜位空缺。通過(guò)硅酸鹽全光譜發(fā)射調(diào)色板成功開發(fā)490nm 藍(lán)綠色硅酸鹽發(fā)光材料，填補(bǔ)光譜缺位。模擬太陽(yáng)光光譜，豐富了發(fā)光材料色系。形成了布局全球的自主稀土LED用硅酸鹽發(fā)光材料專利族體系。
報(bào)告指出，我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了布局全球、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)稀土LED用硅酸鹽發(fā)光材料體系。稀土LED發(fā)光材料推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)突破萬(wàn)億產(chǎn)值規(guī)模。
半導(dǎo)體發(fā)光芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化
化合物半導(dǎo)體“光芯片”是半導(dǎo)體照明、光通信、光傳感以及眾多信息技術(shù)領(lǐng)域的核心。研究進(jìn)行了GaN半導(dǎo)體照明光芯片復(fù)合緩沖層技術(shù)工藝創(chuàng)新，提升了材料晶體質(zhì)量和器件光提取效率，使芯片發(fā)光效率提高20%以上。藍(lán)光氮化鎵發(fā)光芯片 + 黃色YAG發(fā)光材料 成為高效節(jié)能的白光照明主流技術(shù)路線。
光芯片材料領(lǐng)域，主要有以砷化鎵GaAs和磷化銦InP等化合物半導(dǎo)體材料為關(guān)鍵。隨著科技的發(fā)展，對(duì)砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）兩種重要的III-V族半導(dǎo)體材料的性能要求越來(lái)越高，需要在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，更加注重其微觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
報(bào)告中介紹了光芯片技術(shù)創(chuàng)新的最新進(jìn)展，涉及高速量子阱（MQWs）有源區(qū)設(shè)計(jì)、垂直腔面發(fā)射激光器光芯片外延材料生長(zhǎng)技術(shù)創(chuàng)新、VCSEL光芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)創(chuàng)新，以及光芯片材料技術(shù)進(jìn)展，涉及提升單波100G VCSEL光芯片速率的主要方法、單波100G VCSEL、無(wú)氧化物限制工藝、高速單波200GVCSEL光芯片發(fā)布、CPO光電共封裝技術(shù)等。
半導(dǎo)體光電子產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用方向，光通信市場(chǎng)、光傳感市場(chǎng)、人工智能光互聯(lián)等前景廣闊。AI人工智能大模型的迅速發(fā)展帶來(lái)了對(duì)海量數(shù)據(jù)并行處理和高速率、高質(zhì)量信息傳輸?shù)木薮笮枨蟆９庑酒瑢?shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)從電信號(hào)到光信號(hào)的高速轉(zhuǎn)換和傳輸，是支撐AI光互聯(lián)這一行業(yè)核心需求，推動(dòng)AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
報(bào)告指出，AI大模型加速迭代，需要算力單元組成強(qiáng)大的服務(wù)器，成千上萬(wàn)的服務(wù)器通過(guò)光網(wǎng)絡(luò)匯聚成為更大的算力集群為大模型和終端客戶提供支持。算力集群的應(yīng)用和發(fā)展存在“木桶效應(yīng)”，需要光網(wǎng)絡(luò)互職同步匹配，促使光芯片、光模塊向高速率、低延時(shí)、綠色低碳的方向加速發(fā)展。半導(dǎo)體發(fā)光芯片擁有廣泛市場(chǎng)應(yīng)用前景。
展望未來(lái)，發(fā)光材料與發(fā)光芯片技術(shù)融合引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和市場(chǎng)需求不斷激發(fā)新的技術(shù)創(chuàng)新。
嘉賓簡(jiǎn)介
肖志國(guó) 教授級(jí)高級(jí)工程師、國(guó)際知名發(fā)光專家、中國(guó)光電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人物。路明科技集團(tuán)有限公司總工程師，華夏芯智慧光子科技（北京）有限公司首席科學(xué)家。國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、科技進(jìn)步獎(jiǎng)和何梁何利科技進(jìn)步獎(jiǎng)獲得者。肖志國(guó)長(zhǎng)期從事稀土發(fā)光材料、氮化鎵（GaN）和砷化鎵（GaAs）等稀有金屬化合物半導(dǎo)體發(fā)光芯片及器件研究開發(fā)工作，取得系列原創(chuàng)發(fā)明及產(chǎn)業(yè)化成果，多項(xiàng)技術(shù)打破國(guó)外壟斷，是我國(guó)稀土蓄光發(fā)光材料和發(fā)光芯片技術(shù)研發(fā)主要領(lǐng)軍人物和產(chǎn)業(yè)化的推動(dòng)者。肖志國(guó)具備深厚的光電子材料芯片研發(fā)實(shí)力和豐富的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)率先研發(fā)并落地了高端光芯片，發(fā)明了多項(xiàng)突破性的相關(guān)技術(shù)，助力各類前沿產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的核心光芯片性能得到極大提升，帶動(dòng)了我國(guó)稀土蓄光發(fā)光和半導(dǎo)體發(fā)光芯片兩大產(chǎn)業(yè)發(fā)展。開發(fā)的光芯片技術(shù)及系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)研發(fā)、中試驗(yàn)證和產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)光芯片廣泛應(yīng)用于高速光通信、光傳感等前沿領(lǐng)域，為AI光互聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用提供支撐，促進(jìn)了光芯片的自主可控和國(guó)產(chǎn)替代。
單位簡(jiǎn)介
路明科技集團(tuán)是稀土發(fā)光材料和半導(dǎo)體發(fā)光芯片的國(guó)際知名企業(yè)，擁有國(guó)內(nèi)外專利300余項(xiàng)和三十多年的產(chǎn)業(yè)積累。公司發(fā)明了新一代稀土蓄光發(fā)光材料，開發(fā)7大系列200余種新型工業(yè)化產(chǎn)品，支撐我國(guó)取得行業(yè)領(lǐng)先地位；發(fā)明了新型半導(dǎo)體照明用硅酸鹽發(fā)光材料，打破國(guó)外技術(shù)壟斷；開發(fā)了系列半導(dǎo)體發(fā)光芯片技術(shù)工藝，成為同時(shí)擁有發(fā)光材料和發(fā)光芯片“芯粉合一”兩大核心技術(shù)的四家國(guó)際龍頭企業(yè)之一。
華夏芯智慧公司繼承了三十余年行業(yè)積淀，在13位知名院士聯(lián)名推薦和國(guó)家部委及北京市的大力支持下，建成1.5萬(wàn)平米研發(fā)實(shí)驗(yàn)室和潔凈生產(chǎn)車間、裝備300余臺(tái)（套）國(guó)內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備，擁有國(guó)際一流的技術(shù)研發(fā)實(shí)力和產(chǎn)業(yè)化資源。公司的“化合物半導(dǎo)體高性能光芯片及高速光互聯(lián)模塊集成技術(shù)與產(chǎn)品”，通過(guò)了七位院士和五位行業(yè)知名專家鑒定認(rèn)為：”成果技術(shù)復(fù)雜度高，研制難度大，創(chuàng)新性突出，整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中兩項(xiàng)光芯片關(guān)鍵技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，有力推動(dòng)了我國(guó)光電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展“。
（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料整理）
