80后“學霸”成長記：如何在LED行業(yè)闖出了一片天
發(fā)布時間：2016-03-08 點擊數(shù)：4421
在晶能光電硅襯底小功率LED芯片量產(chǎn)后不久，研究再一次遇到困難，在硅襯底大功率LED芯片上，硅基圖形化技術開始顯得“力不從心”，外延膜由于變形導致龜裂的問題再次出現(xiàn)，芯片制造技術不夠穩(wěn)定、合格率也比較低。
最困難的時候，一批留學歸來的熱血青年加入了晶能光電，以新的思路完成了硅襯底LED技術的“升級換代”，晶能光電率先于全球?qū)崿F(xiàn)了硅襯底LED技術大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。孫錢就是這批留學歸來青年中的一位。
“學霸”之路
初次見到孫錢，這個80后的大男孩沒有記者想象的意氣風發(fā)，顰笑間略顯靦腆。
孫錢，2002年從中科大提前一年畢業(yè)，獲材料物理理學學士和計算機科學與技術工程學士雙學位，并榮獲中科大最高獎郭沫若校長獎，同年以全系第一名的成績免試推薦到中科院半導體所讀研；2005年碩士畢業(yè)后進入耶魯大學深造，僅用四年獲得博士學位、并榮獲耶魯工學院最高獎Becton獎；2011年入選中組部首批國家“青年千人計劃”，加入中科院蘇州納米所技術與納米仿生研究所（下稱中科院蘇州納米所）和晶能光電；2012年入選江蘇省“雙創(chuàng)人才”計劃和蘇州工業(yè)園區(qū)“金雞湖雙百人才”，2015年榮獲國家優(yōu)秀青年科學基金資助，2016年榮獲國家技術發(fā)明一等獎；現(xiàn)任中科院蘇州納米所研究員、博導，科技部高新司“第三代半導體材料”項目總體專家組成員，兼任晶能光電研發(fā)副總裁。翻看孫錢的簡歷，妥妥一部“學霸”成長記。
回憶往事，這個來自南通的農(nóng)家孩子表示，最初踏進半導體大門就是為了“好找工作”。2002年本科畢業(yè)時，因為家境比較貧窮，孫錢只能深埋出國進修夢，選擇被保送到中科院讀研?！斑x擇半導體所就是因為這專業(yè)畢業(yè)后好找工作，趕緊掙點錢，補貼家用?！睂O錢大笑著說。孫錢在中科院半導體所開始跟隨導師楊輝研究員進行氮化鎵薄膜的研究，這也為其后來踏入硅襯底LED埋下了伏筆。
一次同學聚會再次重燃了孫錢的出國夢。 “每個月有2000多美元獎學金啊，在國內(nèi)全職工作也掙不到這么多嘛，留學還能掙個學歷，開拓視野?！睂O錢決定準備出國，1個月考過了GRE，兩周考過托福。“如果本科時就出國肯定不會去耶魯，但當時申請學校時發(fā)現(xiàn)美國TOP10的大學只有耶魯在做氮化鎵，也就只能去耶魯了?！?/span>
在導師的要求下，孫錢沒有參加碩士畢業(yè)典禮，提前3個月到了耶魯開始實驗室工作。
小伙扛大梁
談及到硅襯底氮化鎵基LED時，骨子里的“狂妄”開始寫在這個靦腆男孩的臉上。
“在美國，氮化鎵已經(jīng)開始走下坡路了。”初到美國，孫錢就被博士生導師兜頭潑了一盆冷水。因為晶格失配和熱失配等問題長期無法解決，學術界已經(jīng)開始放棄硅襯底，涌向藍寶石襯底。
但孫錢卻決定挑戰(zhàn)這個難題。通過系統(tǒng)調(diào)研、查閱資料，孫錢提出了通過應力控制來解決“龜裂”的方案。但這個方案并不被導師看好，“這不可能，別人做了那么久都沒有成功，你也不可能解決（龜裂）這個問題?！钡珜O錢頗為偏執(zhí)，繼續(xù)實驗，并在原理和機理上都獲得了很大的進展，方案獲得初步驗證。
“命運早已安排，你只需要做好自己。”這句話用在孫錢身上再合適不過，2009年博士畢業(yè)時趕上美國金融危機，但當時LED產(chǎn)業(yè)一片欣欣向榮，孫錢在權衡之下投身到這個蓬勃的產(chǎn)業(yè)。在飛利浦Lumileds和普瑞光電之間，孫錢選擇了后者，于2010年出任該公司外延研發(fā)科學家，負責大尺寸硅襯底GaN基藍光LED的研發(fā)。
憑借在耶魯?shù)牧己玫鬃雍推磩?，孫錢在普瑞光電的硅襯底LED項目進展神速。不到半年，孫錢攻克了第一個難關，第五批外延片流片時就在硅襯底上實現(xiàn)了135流明/瓦的LED。全公司開始對硅襯底LED熱情高漲，項目也從只有他一人主攻變成全公司人人參與，數(shù)據(jù)反饋周期則從最初的2-3個月縮短到3-5天；又不到半年后，孫錢及團隊在8英寸硅襯底上實現(xiàn)了160流明/瓦的高光效GaN基LED。普瑞光電用這項技術做了一只白熾燈泡拿去與日本東芝談判，最終獲得逾1億美元的技術轉(zhuǎn)讓費。
持續(xù)升級技術
事業(yè)漸入佳境，孫錢卻轉(zhuǎn)身回國，于2011年加入了晶能光電?！熬芄怆姸麻L伍伸俊與我在硅谷談了三次，我就決定回來加盟，任職研發(fā)副總裁?！闭劶盎貒鴷r，孫錢笑著說，“出國了我才發(fā)現(xiàn)我還真的挺愛國的。回來也是出于另外一個私心，作為獨生子女，我不想父母隨我受離鄉(xiāng)之苦，這對他們不公平。”
回國加入晶能光電后，孫錢再次對技術進行創(chuàng)新升級、多次迭代，成功研制出高光效的大尺寸硅襯底GaN基LED外延片?！安捎肁lN/Al1-xGaxN等應力控制層來徹底解決裂紋問題，實現(xiàn)高質(zhì)量的硅上氮化鎵薄膜和高亮度LED外延片。”孫錢介紹，“AlN/Al1-xGaxN應力控制層是有效利用GaN與Al（Ga）N之間的晶格失配在材料的高溫生長過程中故意積累足夠高的壓應力，并以此來抵消材料生長完畢后降溫過程中因熱膨脹系數(shù)的失配而產(chǎn)生的張應力，從而避免裂紋的產(chǎn)生，而且生成的外延片很平整?！睉{借該項技術，晶能光電成功實現(xiàn)了2英寸和4英寸硅襯底氮化鎵大功率LED芯片的量產(chǎn)。
孫錢等人的貢獻在于：構建了完整的技術鏈，實現(xiàn)了硅基氮化鎵從材料外延生長到LED芯片工藝、結構制備、封裝應用的技術和產(chǎn)品升級換代，使得材料質(zhì)量、器件性能及可靠性、產(chǎn)品合格率及市場開拓都有了大幅度提升。2012年11月，國際半導體照明聯(lián)盟（ISA）發(fā)布“全球半導體照明2012年度新聞”，晶能光電作為 “全球首家量產(chǎn)硅襯底大功率LED芯片的公司”入選，排名第二，這正是國內(nèi)外LED領域?qū)枰r底氮化鎵基大功率LED的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化成果的高度肯定。
從懵懵懂懂踏進半導體的大門，到干一行愛一行，孫錢十余年來一直從事寬禁帶半導體GaN材料生長及器件制備研究。對此，孫錢表示，“我兒時的夢想是成為一名杰出的科學家，在逐夢的征程上，無論順境逆境，不忘初心?！?/span>
“改變了目前日本日亞公司壟斷藍寶石襯底和美國CREE公司壟斷碳化硅襯底LED照明芯片技術的局面，形成了藍寶石、碳化硅、硅襯底半導體照明技術方案三足鼎立的局面。”這是十年前國家863專家組對硅襯底LED項目作出的評價。江風益和孫錢在接受采訪時也都強調(diào)，基于各自的優(yōu)勢應用領域不同，硅襯底肯定不會取代另外兩條路線，將來的業(yè)態(tài)是三種技術路線并存。
從技術創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化角度而言，有產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟學家在接受采訪時表示，“該項技術的更重大意義在于：從高校創(chuàng)新到與產(chǎn)業(yè)資本合力，硅襯底LED項目不僅推動了技術鏈的創(chuàng)新，而且還同時進行了產(chǎn)業(yè)鏈的構建，這是一條非常漂亮的創(chuàng)新鏈條，或許是產(chǎn)學研的有效創(chuàng)新模式?！苯L益一開始就突破常規(guī)，將研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化緊密結合在了一起，2005年實驗室產(chǎn)品完成后，江風益就帶領團隊于2006年成立了晶能光電，并引入金沙江創(chuàng)投等產(chǎn)業(yè)資本，開啟了一邊出產(chǎn)品、一邊研發(fā)和改進性能的產(chǎn)業(yè)化征程。
產(chǎn)業(yè)鼎足之勢將立，老少兩代人的格局也不曾止步于榮譽，其各自開創(chuàng)的硅襯底技術路線也在不斷發(fā)展、升級?！翱蒲谐晒撬枷牒图夹g的多次碰撞結果，一個思想出來了，實施中如果技術沒有優(yōu)化就可能得出此路不通的結論，而任何一個技術不匹配都可能導致失敗，好的思想+好的技術才能成功?！苯L益在接受采訪時感慨：“硅襯底LED還處于嬰兒期，團隊后續(xù)的研究也證實，其優(yōu)化后的硅基圖形化技術非常適合大功率LED外延生長與芯片制造，已經(jīng)實現(xiàn)了大功率器件的實驗室量產(chǎn)，即將進行產(chǎn)業(yè)化；接下來還將研發(fā)綠光、黃光LED，未來的目標是不需要熒光粉激發(fā)，到2020年直接實現(xiàn)100%硅襯底LED發(fā)光?！?/span>
最困難的時候，一批留學歸來的熱血青年加入了晶能光電，以新的思路完成了硅襯底LED技術的“升級換代”，晶能光電率先于全球?qū)崿F(xiàn)了硅襯底LED技術大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。孫錢就是這批留學歸來青年中的一位。
“學霸”之路
初次見到孫錢，這個80后的大男孩沒有記者想象的意氣風發(fā)，顰笑間略顯靦腆。
孫錢，2002年從中科大提前一年畢業(yè)，獲材料物理理學學士和計算機科學與技術工程學士雙學位，并榮獲中科大最高獎郭沫若校長獎，同年以全系第一名的成績免試推薦到中科院半導體所讀研；2005年碩士畢業(yè)后進入耶魯大學深造，僅用四年獲得博士學位、并榮獲耶魯工學院最高獎Becton獎；2011年入選中組部首批國家“青年千人計劃”，加入中科院蘇州納米所技術與納米仿生研究所（下稱中科院蘇州納米所）和晶能光電；2012年入選江蘇省“雙創(chuàng)人才”計劃和蘇州工業(yè)園區(qū)“金雞湖雙百人才”，2015年榮獲國家優(yōu)秀青年科學基金資助，2016年榮獲國家技術發(fā)明一等獎；現(xiàn)任中科院蘇州納米所研究員、博導，科技部高新司“第三代半導體材料”項目總體專家組成員，兼任晶能光電研發(fā)副總裁。翻看孫錢的簡歷，妥妥一部“學霸”成長記。
回憶往事，這個來自南通的農(nóng)家孩子表示，最初踏進半導體大門就是為了“好找工作”。2002年本科畢業(yè)時，因為家境比較貧窮，孫錢只能深埋出國進修夢，選擇被保送到中科院讀研?！斑x擇半導體所就是因為這專業(yè)畢業(yè)后好找工作，趕緊掙點錢，補貼家用?！睂O錢大笑著說。孫錢在中科院半導體所開始跟隨導師楊輝研究員進行氮化鎵薄膜的研究，這也為其后來踏入硅襯底LED埋下了伏筆。
一次同學聚會再次重燃了孫錢的出國夢。 “每個月有2000多美元獎學金啊，在國內(nèi)全職工作也掙不到這么多嘛，留學還能掙個學歷，開拓視野?！睂O錢決定準備出國，1個月考過了GRE，兩周考過托福。“如果本科時就出國肯定不會去耶魯，但當時申請學校時發(fā)現(xiàn)美國TOP10的大學只有耶魯在做氮化鎵，也就只能去耶魯了?！?/span>
在導師的要求下，孫錢沒有參加碩士畢業(yè)典禮，提前3個月到了耶魯開始實驗室工作。
小伙扛大梁
談及到硅襯底氮化鎵基LED時，骨子里的“狂妄”開始寫在這個靦腆男孩的臉上。
“在美國，氮化鎵已經(jīng)開始走下坡路了。”初到美國，孫錢就被博士生導師兜頭潑了一盆冷水。因為晶格失配和熱失配等問題長期無法解決，學術界已經(jīng)開始放棄硅襯底，涌向藍寶石襯底。
但孫錢卻決定挑戰(zhàn)這個難題。通過系統(tǒng)調(diào)研、查閱資料，孫錢提出了通過應力控制來解決“龜裂”的方案。但這個方案并不被導師看好，“這不可能，別人做了那么久都沒有成功，你也不可能解決（龜裂）這個問題?！钡珜O錢頗為偏執(zhí)，繼續(xù)實驗，并在原理和機理上都獲得了很大的進展，方案獲得初步驗證。
“命運早已安排，你只需要做好自己。”這句話用在孫錢身上再合適不過，2009年博士畢業(yè)時趕上美國金融危機，但當時LED產(chǎn)業(yè)一片欣欣向榮，孫錢在權衡之下投身到這個蓬勃的產(chǎn)業(yè)。在飛利浦Lumileds和普瑞光電之間，孫錢選擇了后者，于2010年出任該公司外延研發(fā)科學家，負責大尺寸硅襯底GaN基藍光LED的研發(fā)。
憑借在耶魯?shù)牧己玫鬃雍推磩?，孫錢在普瑞光電的硅襯底LED項目進展神速。不到半年，孫錢攻克了第一個難關，第五批外延片流片時就在硅襯底上實現(xiàn)了135流明/瓦的LED。全公司開始對硅襯底LED熱情高漲，項目也從只有他一人主攻變成全公司人人參與，數(shù)據(jù)反饋周期則從最初的2-3個月縮短到3-5天；又不到半年后，孫錢及團隊在8英寸硅襯底上實現(xiàn)了160流明/瓦的高光效GaN基LED。普瑞光電用這項技術做了一只白熾燈泡拿去與日本東芝談判，最終獲得逾1億美元的技術轉(zhuǎn)讓費。
持續(xù)升級技術
事業(yè)漸入佳境，孫錢卻轉(zhuǎn)身回國，于2011年加入了晶能光電?！熬芄怆姸麻L伍伸俊與我在硅谷談了三次，我就決定回來加盟，任職研發(fā)副總裁?！闭劶盎貒鴷r，孫錢笑著說，“出國了我才發(fā)現(xiàn)我還真的挺愛國的。回來也是出于另外一個私心，作為獨生子女，我不想父母隨我受離鄉(xiāng)之苦，這對他們不公平。”
回國加入晶能光電后，孫錢再次對技術進行創(chuàng)新升級、多次迭代，成功研制出高光效的大尺寸硅襯底GaN基LED外延片?！安捎肁lN/Al1-xGaxN等應力控制層來徹底解決裂紋問題，實現(xiàn)高質(zhì)量的硅上氮化鎵薄膜和高亮度LED外延片。”孫錢介紹，“AlN/Al1-xGaxN應力控制層是有效利用GaN與Al（Ga）N之間的晶格失配在材料的高溫生長過程中故意積累足夠高的壓應力，并以此來抵消材料生長完畢后降溫過程中因熱膨脹系數(shù)的失配而產(chǎn)生的張應力，從而避免裂紋的產(chǎn)生，而且生成的外延片很平整?！睉{借該項技術，晶能光電成功實現(xiàn)了2英寸和4英寸硅襯底氮化鎵大功率LED芯片的量產(chǎn)。
孫錢等人的貢獻在于：構建了完整的技術鏈，實現(xiàn)了硅基氮化鎵從材料外延生長到LED芯片工藝、結構制備、封裝應用的技術和產(chǎn)品升級換代，使得材料質(zhì)量、器件性能及可靠性、產(chǎn)品合格率及市場開拓都有了大幅度提升。2012年11月，國際半導體照明聯(lián)盟（ISA）發(fā)布“全球半導體照明2012年度新聞”，晶能光電作為 “全球首家量產(chǎn)硅襯底大功率LED芯片的公司”入選，排名第二，這正是國內(nèi)外LED領域?qū)枰r底氮化鎵基大功率LED的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化成果的高度肯定。
從懵懵懂懂踏進半導體的大門，到干一行愛一行，孫錢十余年來一直從事寬禁帶半導體GaN材料生長及器件制備研究。對此，孫錢表示，“我兒時的夢想是成為一名杰出的科學家，在逐夢的征程上，無論順境逆境，不忘初心?！?/span>
“改變了目前日本日亞公司壟斷藍寶石襯底和美國CREE公司壟斷碳化硅襯底LED照明芯片技術的局面，形成了藍寶石、碳化硅、硅襯底半導體照明技術方案三足鼎立的局面。”這是十年前國家863專家組對硅襯底LED項目作出的評價。江風益和孫錢在接受采訪時也都強調(diào)，基于各自的優(yōu)勢應用領域不同，硅襯底肯定不會取代另外兩條路線，將來的業(yè)態(tài)是三種技術路線并存。
從技術創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化角度而言，有產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟學家在接受采訪時表示，“該項技術的更重大意義在于：從高校創(chuàng)新到與產(chǎn)業(yè)資本合力，硅襯底LED項目不僅推動了技術鏈的創(chuàng)新，而且還同時進行了產(chǎn)業(yè)鏈的構建，這是一條非常漂亮的創(chuàng)新鏈條，或許是產(chǎn)學研的有效創(chuàng)新模式?！苯L益一開始就突破常規(guī)，將研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化緊密結合在了一起，2005年實驗室產(chǎn)品完成后，江風益就帶領團隊于2006年成立了晶能光電，并引入金沙江創(chuàng)投等產(chǎn)業(yè)資本，開啟了一邊出產(chǎn)品、一邊研發(fā)和改進性能的產(chǎn)業(yè)化征程。
產(chǎn)業(yè)鼎足之勢將立，老少兩代人的格局也不曾止步于榮譽，其各自開創(chuàng)的硅襯底技術路線也在不斷發(fā)展、升級?！翱蒲谐晒撬枷牒图夹g的多次碰撞結果，一個思想出來了，實施中如果技術沒有優(yōu)化就可能得出此路不通的結論，而任何一個技術不匹配都可能導致失敗，好的思想+好的技術才能成功?！苯L益在接受采訪時感慨：“硅襯底LED還處于嬰兒期，團隊后續(xù)的研究也證實，其優(yōu)化后的硅基圖形化技術非常適合大功率LED外延生長與芯片制造，已經(jīng)實現(xiàn)了大功率器件的實驗室量產(chǎn)，即將進行產(chǎn)業(yè)化；接下來還將研發(fā)綠光、黃光LED，未來的目標是不需要熒光粉激發(fā)，到2020年直接實現(xiàn)100%硅襯底LED發(fā)光?！?/span>
