【正文】 某省工程實驗室建設(shè)項目結(jié)構(gòu)設(shè)計第一章 項目摘要 項目名稱某省大功率半導(dǎo)體激光器工程實驗室 申報單位概況 本項目由某某光電子有限公司（簡稱“某某”）申報建設(shè)。某某光電子有限公司是國內(nèi)最早利用MOCVD設(shè)備進行光電子產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè)之一。公司注冊資本5000萬元，擁有員工300多人，是某省首批認(rèn)定的高新技術(shù)企業(yè)。公司現(xiàn)占地43畝，建筑面積5000平方米，擁有世界最大的光電子器件生產(chǎn)型MOCVD設(shè)備6臺（套），配套300多臺（套）管芯生產(chǎn)設(shè)備和測試設(shè)備，是國內(nèi)最大的發(fā)光二極管和激光二極管生產(chǎn)企業(yè)。在科研方面通過和某大學(xué)的合作，成為國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研合作的典范。公司順利通過了ISO9000和ISO14001等認(rèn)證，建立了某省光電子工程技術(shù)研究中心、省級企業(yè)技術(shù)中心等研發(fā)平臺，為技術(shù)提升奠定了基礎(chǔ)。公司現(xiàn)承擔(dān)國家863項目3項、工信部項目2項、省級重點課題12項，完成申報專利48項，產(chǎn)品鑒定成果9項，產(chǎn)品擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。項目實施將依靠原有的研究基礎(chǔ)建立“某省大功率半導(dǎo)體激光器工程實驗室”，通過項目實施將建成國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進的大功率半導(dǎo)體激光器工程實驗室，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)國產(chǎn)化，帶動我國半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 項目建設(shè)的必要性 半導(dǎo)體激光器是成熟較早、進展較快的一類激光器，由于它的波長范圍寬，制作簡單、成本低、易于大量生產(chǎn)，并且由于體積小、重量輕、壽命長，因此，品種發(fā)展快，應(yīng)用范圍廣，目前已超過300種。因此在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。1）軍事方面的應(yīng)用：Ⅰ）激光引信；Ⅱ）激光制導(dǎo)；Ⅲ）激光測距；Ⅳ）激光雷達，高功率半導(dǎo)體激光器已用于激光雷達系統(tǒng)；Ⅴ）激光模擬；Ⅵ）深海光通等。2）在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方面的應(yīng)用：Ⅰ）光纖通信；Ⅱ）光盤存取；Ⅲ）光譜分析；Ⅳ）光信息處理；Ⅴ）激光微細加工；Ⅵ）激光報警器；Ⅶ）激光機打印機；Ⅷ）激光條碼掃描器；Ⅸ）抽運固體激光器；Ⅹ）高清晰度激光電視等。3）在醫(yī)療和生命科學(xué)研究方面的應(yīng)用：Ⅰ）激光手術(shù)治療；Ⅱ）激光動力學(xué)治療；Ⅲ）生命科學(xué)研究等。4）民用方面的應(yīng)用：Ⅰ）激光指示；Ⅱ）激光玩具等。盡管半導(dǎo)體激光器已經(jīng)比較成熟，得到了廣泛的應(yīng)用，但大功率半導(dǎo)體激光器性能還有待進一步提高，如激光性能受溫度影響大，光束的發(fā)散角較大，激光器的壽命與可靠性須進一步提高。國內(nèi)半導(dǎo)體激光器技術(shù)與日本、美國等先進國家相比有較大差距，特別是近幾年發(fā)展起來的藍光激光器更是如此。因此組建一個有實力、高水平的工程實驗室非常必要。半導(dǎo)體激光器作為該領(lǐng)域中的核心部件，國防經(jīng)濟建設(shè)需求明顯增長，但是美國把大功率半導(dǎo)體激光器列為對華出口限制，嚴(yán)重影響我國該技術(shù)的發(fā)展，迫切需要解決半導(dǎo)體激光器用LD芯片的國產(chǎn)化，為我國的半導(dǎo)體激光產(chǎn)業(yè)提供強有力的支持。為充分發(fā)揮我省半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，某省政府和各級部門對公司及我省的光電子產(chǎn)業(yè)非常重視，副省長王軍民曾親自召開某省光電子產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研討會，各屆省委書記、省長和其他領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)常到公司視察指導(dǎo)工作，因而建立此工程實驗室，既是企業(yè)自身發(fā)展的需要、也是我省半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，且具備現(xiàn)實可行性。某某建立某省大功率半導(dǎo)體激光器工程實驗室，可迅速提高技術(shù)水平和產(chǎn)品檔次，促進壯大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，對于加快推進某省半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢地位、促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、形成國內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)基地具有重要意義。某省大功率半導(dǎo)體激光器工程實驗室組建后，將集產(chǎn)、學(xué)、研各方面的優(yōu)勢，搭建一個廣闊的平臺，為我省光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強大的智力支持和技術(shù)支持。同時，還可以整合省內(nèi)外相關(guān)資源，服務(wù)于我省光電子產(chǎn)業(yè)及與其相關(guān)的近100家企業(yè)。促進光電子產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)升級，加快產(chǎn)業(yè)鏈的延長、壯大，為在我省建立國家級的光谷夯實基礎(chǔ)。 主要功能與任務(wù)某省大功率半導(dǎo)體激光器工程實驗室的主要目標(biāo)是開發(fā)大功率、高可靠性激光器產(chǎn)品，對芯片制備、封裝的核心技術(shù)攻關(guān)和關(guān)鍵工藝進行試驗研究；關(guān)鍵裝備及其關(guān)鍵材料的研制；半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的戰(zhàn)略性、前瞻性技術(shù)研發(fā)；以及研究半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、培養(yǎng)工程技術(shù)創(chuàng)新人才、促進國家半導(dǎo)體激光器研制重大專項成果的應(yīng)用，提高產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力和核心競爭力，突破產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和重點產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)裝備制約，強化對國家、省重大戰(zhàn)略任務(wù)、重點工程的技術(shù)支撐和保障, 為行業(yè)提供技術(shù)服務(wù)。本實驗室主要任務(wù)：高功率半導(dǎo)體激光器外延結(jié)構(gòu)設(shè)計、芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計、腔面膜結(jié)構(gòu)設(shè)計、功率衰減原理研究。 利用MOCVD設(shè)備進行高功率半導(dǎo)體激光器外延材料生長技術(shù)理論研究。 高功率半導(dǎo)體激光器芯片制作技術(shù)理論研究。 高功率半導(dǎo)體激光器封裝技術(shù)理論研究。 高功率半導(dǎo)體激光器列陣、模組設(shè)計及可靠性研究。 同時將建立完善的LD外延材料生長、芯片制備、器件封裝、可靠性驗證的標(biāo)準(zhǔn)化綜合研究平臺；依托某大學(xué)的技術(shù)和人才優(yōu)勢，為我省的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)一批高技術(shù)人才；通過共享機制帶動某省半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，加快產(chǎn)學(xué)研用的整合力度，快速發(fā)展我省的激光產(chǎn)業(yè)。 運行和管理機制某省大功率半導(dǎo)體激光器工程實驗室依托某某光電子有限公司進行建設(shè)管理的實體性研究機構(gòu)。某省大功率半導(dǎo)體激光器工程實驗室將實行分級管理體制，由某省發(fā)展和改革委員會宏觀管理與指導(dǎo)、濟南市發(fā)展和改革委員會行政主管，日常運行和管理實行理事會領(lǐng)導(dǎo)下的實驗室主任負(fù)責(zé)制和專家委員會咨詢評審制。實驗室的職能部門由外延研發(fā)部、芯片研發(fā)部、封裝研發(fā)部、應(yīng)用研發(fā)部、測試研發(fā)部、辦公室及財務(wù)室等7個部門組成。并采用創(chuàng)新的項目管理、靈活的用人機制、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呢攧?wù)管理和細致的知識產(chǎn)權(quán)保護工作。 項目建設(shè)內(nèi)容和規(guī)模 本項目依托某某光電子有限公司現(xiàn)有的超凈廠房和批量化生產(chǎn)線，擴大實驗室1000平方米，對現(xiàn)有廠房進行改造，達到1萬級凈化廠房的標(biāo)準(zhǔn)；在公司現(xiàn)有研發(fā)設(shè)備（設(shè)備原值2131萬元）的基礎(chǔ)上，實驗室將加大投入，購置新型解理機、自動光刻機以及配套HEMT等研發(fā)設(shè)備，實現(xiàn)產(chǎn)品多元化、高端化。項目建設(shè)地點為某省濟南市某某光電子有限公司原廠區(qū)內(nèi)；建設(shè)期自2010年7月至2011年12月，共計18個月。 項目總投資、投資構(gòu)成及資金籌措方案本項目總投資為1000萬元，其中設(shè)備購置費用650萬元，關(guān)鍵原材料材料等其他費用200萬元，預(yù)備費用150萬元。 資金籌措方案為某某公司投入900萬元，申請補助資金100萬元。 經(jīng)濟效益與社會效益本項目如能成功實施，實驗室年資金來源收入為2256萬元，運營總成本費用為1348元，年盈余資金908萬元。盈余資金可用來進一步擴大實驗室的工程研發(fā)規(guī)模和擴大工程研發(fā)產(chǎn)品品種，提高裝備水平。公司擴產(chǎn)將會實現(xiàn)增加100人以上的就業(yè)崗位，解決部分勞動力就業(yè)問題。目前公司半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品的銷售在5000萬元以上，按照半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)上游產(chǎn)品產(chǎn)值1元可以拉動應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)值100元計算，公司半導(dǎo)體激光器可拉動50億元的產(chǎn)業(yè)，從而取得較好的經(jīng)濟效益。本項目的成功實施，將強化某省激光器產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力，提高企業(yè)自主開發(fā)和利用社會資源能力，推動企業(yè)成為技術(shù)開發(fā)與創(chuàng)新的主體，增強企業(yè)的核心競爭力和發(fā)展后勁，形成有利于激光器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境和氛圍，帶動我省激光器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。目前國內(nèi)LD市場大部分被國外產(chǎn)品占據(jù)，國內(nèi)LD廠家只有某等少數(shù)廠家，其中某某半導(dǎo)體激光器占主導(dǎo)地位，年產(chǎn)LD外延片近萬片，LD管芯2億粒，器件50萬只，產(chǎn)品銷往國內(nèi)外，LD產(chǎn)品市場占有率居國內(nèi)第一位。某某光電子有限公司半導(dǎo)體激光器的產(chǎn)業(yè)化將會大大降低半導(dǎo)體激光器的價格，帶動激光器應(yīng)用市場的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。同時已經(jīng)逐步替代進口產(chǎn)品，大大提高我國半導(dǎo)體激光器的地位，實現(xiàn)基礎(chǔ)半導(dǎo)體激光器的國產(chǎn)化。目前，被廣泛研究和應(yīng)用的半導(dǎo)體激光器主要有635nm、650nm、780nm、808nm、。由于半導(dǎo)體激光二極管具有體積小、效率高、功耗低、固體化、易于調(diào)制等優(yōu)點，廣泛用于通信、光儲存、DVD、VCD、目標(biāo)指示、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。不同波長、不同功率的LD的研究和應(yīng)用大幅度提高了社會生產(chǎn)力，促進了人類進步。第二章 項目建設(shè)的依據(jù)、背景和意義 建設(shè)依據(jù)（1）《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》（20062020年）明確將“新一代激光顯示技術(shù)”列為重點領(lǐng)域和優(yōu)先主題，將把半導(dǎo)體激光器作為“863”計劃的一個重大科技專項，通過對相關(guān)核心技術(shù)的突破，拉動國內(nèi) LD 產(chǎn)業(yè)和照明工業(yè)的跨越式發(fā)展。（2）國家信息產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展“十一五”規(guī)劃和2020年中長期規(guī)劃綱要在第十條光電子技術(shù)中明確重點發(fā)展激光器和激光技術(shù)的研究。國家《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2005年本)》列出了國家鼓勵發(fā)展的二十六大類，其中包括半導(dǎo)體激光器系列。（3）《某省半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（20082010）》指出“加強產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，建立企業(yè)研發(fā)中心，提高產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力。充分利用我省高校以及全國高校和科研院所的技術(shù)人才優(yōu)勢，積極吸引省外、國外大企業(yè)、高等院校和科研機構(gòu)在我省半導(dǎo)體照明企業(yè)設(shè)立實驗室、研究機構(gòu)和技術(shù)轉(zhuǎn)化基地，推動產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合，提高研發(fā)能力。對晶體材料、碳化硅襯底材料等比較成熟的技術(shù)，加大政府投入，創(chuàng)新體制機制，吸引社會資金，盡快使其產(chǎn)業(yè)化，發(fā)揮出應(yīng)有效益”。（4）《某省人民政府辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)省發(fā)展改革委信息產(chǎn)業(yè)廳關(guān)于加快半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見的通知》（魯政辦發(fā)〔2008〕3號）指出“加強創(chuàng)新體系建設(shè)，鼓勵企業(yè)建立健全技術(shù)研發(fā)中心，提升研發(fā)能力和核心技術(shù)；加強產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，聯(lián)合國內(nèi)外知名院校和科研機構(gòu)，建設(shè)工程中心和工程實驗室，開展重大技術(shù)攻關(guān)和促進成果產(chǎn)業(yè)化工作；建立重大科技攻關(guān)、產(chǎn)業(yè)化和引進消化吸收項目庫，保證重點產(chǎn)業(yè)有穩(wěn)定的技術(shù)開發(fā)支撐”。（5）《某省人民政府辦公廳關(guān)于支持重點半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)發(fā)展有關(guān)問題的通知》（魯政辦字〔2008〕9號）確定對某大學(xué)、浪潮集團某某光電子有限公司和某某光電子有限公司半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力和發(fā)展壯大，給予重點扶持?！锻ㄖ访鞔_了發(fā)展目標(biāo)：一是完善和建設(shè)“四大創(chuàng)新平臺”。即山大重點實驗室；達到國家級企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的省光電子工程技術(shù)研究中心；建設(shè)國家級半導(dǎo)體照明實驗室；建設(shè)國家級企業(yè)技術(shù)中心。二是研發(fā)半導(dǎo)體照明“五大關(guān)鍵技術(shù)”。即重點研發(fā)SiC和GaN等單晶材料技術(shù)；襯底技術(shù)和單晶生產(chǎn)設(shè)備；新SiC襯底工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)；藍光外延生長及管芯制作技術(shù)；大功率白光制造與封裝生產(chǎn)技術(shù)。三是實施“六大建設(shè)項目”。即建成國家光電子企業(yè)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級項目、建設(shè)紅黃外延和芯片擴大產(chǎn)能項目、藍綠光外延和芯片規(guī)?；a(chǎn)項目、SiC襯底規(guī)模生產(chǎn)項目、大功率激光器項目、大功率白光制造與封裝生產(chǎn)技術(shù)項目。采取強強聯(lián)合，建立新型產(chǎn)學(xué)研合作模式。建立某大學(xué)和浪潮某全面合作關(guān)系，通過技術(shù)合作、共同投資建設(shè)創(chuàng)新平臺和資本紐帶等多種方式，形成緊密的產(chǎn)、學(xué)、研利益共同體。（6）《某省電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃》（20092011年）實施十項重點專項工程之一“光電子、半導(dǎo)體照明及光伏電池產(chǎn)業(yè)鏈專項。加快完善LED/LD產(chǎn)業(yè)鏈，支持發(fā)展SiC襯底及LED、LD外延片、各類LED、LD管芯制作及封裝生產(chǎn)，重點支持SiC襯底材料產(chǎn)業(yè)化，LED外延片由目前紅、黃外延片生長，擴展到紅、黃、藍、綠各種顏色外延片生長。支持下游LED、LD半導(dǎo)體照明燈產(chǎn)業(yè)和LED背光源、顯示屏等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。積極支持某浪潮某光電子有限公司半導(dǎo)體照明用外延片、管芯、器件及應(yīng)用產(chǎn)品等項目的建設(shè)和實施”。（7）《某省工程實驗室管理暫行辦法》。（8）《某省發(fā)展和改革委員會關(guān)于組織申報2010年省級工程實驗室項目的通知》。（9）國家、某省其他有關(guān)法規(guī)、政策及規(guī)劃。 項目建設(shè)的背景 以激光器為核心的激光技術(shù)，在科學(xué)研究、工業(yè)制造、國防建設(shè)、生物醫(yī)療、信息產(chǎn)業(yè)、資源環(huán)境以及文化娛樂等領(lǐng)域內(nèi)獲得了廣泛的重要應(yīng)用。具有高清晰度、高色飽和度、大色域等優(yōu)勢的激光顯示(電視)，成為繼數(shù)字顯示技術(shù)后的第四代核心顯示技術(shù)。目前此技術(shù)正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的前夜，開展產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)已成為現(xiàn)階段競爭的焦點。（一）半導(dǎo)體激光二極管激光二極管（簡稱LD），本質(zhì)上是一個半導(dǎo)體二極管，按照PN結(jié)材料是否相同，可以把激光二極管分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)（SH）、雙異質(zhì)結(jié)（DH）和量子阱（QW）激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低，輸出功率高的優(yōu)點，是目前市場應(yīng)用的主流產(chǎn)品。同激光器相比，激光二極管具有效率高、體積小、壽命長的優(yōu)點，但其輸出功率?。ㄒ话阈∮?mW），線性差、單色性不太好，使其在有線電視系統(tǒng)中的應(yīng)用受到很大限制，不能傳輸多頻道，高性能模擬信號。在雙向光接收機的回傳模塊中，上行發(fā)射一般都采用量子阱激光二極管作為光源。半導(dǎo)體激光二極管具有體積小、效率高、功耗低、固體化、易于調(diào)制等優(yōu)點，廣泛用于通信、光儲存、DVD、VCD、目標(biāo)指示、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。不同波長、不同功率的LD的研究和應(yīng)用大幅度提高了社會生產(chǎn)力，促進了人類進步。（二）發(fā)展半導(dǎo)體激光器意義1960年，世界上第一臺激光器誕生。激光是一項根本性的突破。激光技術(shù)的發(fā)展，極大地帶動了相關(guān)科學(xué)研究的蓬勃發(fā)展，帶來了遍及社會和經(jīng)濟生活各個領(lǐng)域的廣泛用途。四十年來，激光廣泛地應(yīng)用于國防、通訊、醫(yī)療、工業(yè)應(yīng)用、出版業(yè)、科學(xué)和工程研究、環(huán)境監(jiān)測、精密測量、服務(wù)業(yè)和家庭娛樂等各個領(lǐng)域。像蒸汽機、機械工具、電氣、晶體管、計算機這些根本性的創(chuàng)新一樣，激光是一項通用技術(shù)，它提供了可以在大量實際領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)能力，對科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟社會的發(fā)展都具有極其深遠的影響。大功率半導(dǎo)體激光器以及大功率半導(dǎo)體激光器泵浦在激光加工、激光測距、激光存儲、激光顯示和照明、激光醫(yī)療等民用領(lǐng)域和激光打靶、激光制導(dǎo)、激光夜視、激光武器等軍事領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用擁有巨大的發(fā)展前景。 激光是100％單色光，激光顯示采用紅、綠、藍三色光分別調(diào)制，彩色效果非常理想。它的室溫壽命一般可達10萬小時，經(jīng)高溫老化試驗推算出的室溫壽命可達百萬小時，因此它是一種長壽命高可靠性的產(chǎn)品。激光電視圖像質(zhì)量好、屏幕尺寸控制靈活、重量輕、使用壽命長，而且價格便宜，比起現(xiàn)在的電視機特別是大屏幕顯示擁有巨大的優(yōu)勢。激光顯示主要包括三個部分，激光器、光學(xué)引擎、投影屏。其中大功