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重生之北国科技-第138部分
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第一批,至1994年为止,日本总共有九条第1代TFT…LCD生产线,投入生产。
也就是说,光电科研面临的竞争对手,不再是中村大侠这种科研幸运儿,而是一个先进国家的集体意志,是已经在世界上取得领先地位的,半导体及电器巨头的联盟!
这些厂家,不仅仅是在技术上领先,资金实力上领先,更重要的是产业链!在过去的二十年间,日本的液晶产业链已经彻底构建完成。
那么在这种情况下,光电科研的机会在哪里呢?
光电科研,这段时间,连坑蒙带拐骗,靠出卖对未来的预期,算是攒下了几百万美元。
哪怕把未来LED大屏的利润全算进去,几千万美元的底气,如何敢去与一个先进国家对抗,与一个先进的产业联盟对抗?
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这个答案,就要从液晶产业的几次王座更迭里寻找答案。
在整个九十年代,液晶市场都是日本人的天下,他们始终牢牢把持着这一个利润丰厚的市场。
针对日本在LCD市场的事实垄断,很多国家,先后多次向其发起过挑战。
第一个发起挑战的,是美国!
90年代早期(应该是1994年),美国就从国家层面对日本发起了精准打击。首先是对日本的平板显示厂商及实行了反倾销诉讼,并提高了TFT…LCD的关税。
美国企业希望要求通过贸易保护和政府平板产业促进计划,来确保美国在全球的市场份额。
但这条路,并没有成功。
当时的美国企业,对自己的技术比较自信。所以在生产线上,美国企业使用了更高比例的美本国设备。
但这里很多设备都是制造商第一次冒险应用,从来没有在低世代线中使用过,很难达到适合商业化的良率水平。
所以美国企业的这次尝试,以失败告终。
后世给的总结是,美国采取的战略是独创自己的路径,导致了太多的不成熟技术。
第二个发起挑战的是韩国。
韩国实行的是,集中国家力量进行超强投入进行创新的策略
LG集团1987年就开始了对液晶面板业务的投入,三星的液晶面板业务从1990年开始就从来没有盈利过,但是韩国人一直在坚持投入研发和工艺改进。1995年两个公司的二代线投产,成为了韩国规模化生产液晶面板的标志。
在后世的各种MBA和市场分析当中,普遍认为,是南韩与台湾在两次逆行业周期的投资,成就了他们的逆袭。
这些结论,似乎成为了一个真理,但结果真的如此吗?
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其实从80年代开始,台湾就在不断的引进各种液晶技术,甚至直接从美国引进技术,但是始终未能成功。
韩国其实也是如此。像前面所介绍的,三星的液晶面板技术,在95年之前,甚至都没有盈利过!
这种引进技术不成功的例子,也发生在大陆!
1998年9月,林彩晶,耗资8400万美元从日本DTI引进了一条第一代TFT…LCD生产线(就是DTI建于1991年的旧线),但是一直未能突破良率不高的瓶颈,导致项目未能真正量产。
南京新华日耗资5400万美元,从日本NEC鹿儿岛厂引进一条1代线(建于1991年的旧线),运回国后一直无法量产。
也就是说,时间即使走到了90年代末,大陆引进今天日本人尚未建造成功的生产线,竟然无法顺利投产!
但仅仅过了几年,2004年10月8日,第一条5代线在上海投产(世界第七条5代线)。
从这之后,我们就可以连续听到,全国各地成功引进的LCD生产线的消息。
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这里就包含着一个非常大的秘密!
5代线是可以被成功引进的!而1代线,不可以!
第393章 弯道超车(中)
TFT…LCD生产技术难度,跟半导体生产完全不同。
半导体生产线,一般来说,越是早期生产线,消化吸收技术越容易。而LCD,则正好相反!
第一代TFT生产线,那就是难度之王!
这就是中国在一代产线上,摔了两个跟头的根本原因。
大家什么时候听说过,生产线建成,却无法投产的?这还是生产线了吗?
但在一代TFT线上摔跟头的,比比皆是。大陆如此,美国人如此,韩国人如此,台湾也是如此。
关于1代生产线的生产难度,引用当时东芝市场营销部门的一个高级经理所说,
“那时候就像是在一堆垃圾里,寻找一片能用的液晶屏。”
最早进入大批量生产的日本企业,是花了足足四年时间,才渐渐使良率从不到10%上升到了80%。
DTI(IBM与东芝合资)的这条生产线,从投产开始,良率就一直始终很低。截至92年三月,平均每个月仅产出4200片。
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第一代TFT…LCD生产如此困难,最大的原因,是对生产环境的洁净度要求。
由于TFT生产线与半导体生产线,有很大一部分工序重合,但LCD的精度要求比较低(10微米)。
所以这些厂家,就想当然的认为,LCD生产环境,对环境的要求也会比较低(跟小型液晶一样)。
但实际情况正好想法。由于LCD的面积较大,被灰尘污染的概率加大了。另外,在晶圆生产的过程中。一个晶圆,可以被切割为成百,上千颗芯片。这些芯片,有几个被污染了,也没有关系,淘汰就是了。
但是LCD,只有一个,无法淘汰!
第二个原因,是专用设备。
现在各厂家使用的设备,主要是用于制造太阳能电池的通用设备。
电池板的制作,对尘埃颗粒的影响并不敏感。以通用设备加工出来的产品,质量无法保证。
原因被找到以后,各大LCD生产厂家,只能寻找设备厂商(美国应材)寻求帮助,针对性的整改。
新一代的LCD专用设备面世(1993年10月)以后,从1994年开始(2代线)LCD的成品率,就上升到了80%。(设备厂家号称90%)
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过了第一代技术之后,从第二代开始,TFT…LCD的难度,理应很容易了,对吧!
其实不然,它还是很难!
关于早期LCD生产技术难度的一个旁证:
TFT的第一代生产线量产诞生时间是1989年,它的(经济)尺寸是 10英寸。但是时间走到了2000年,这个尺寸也才走到了17英寸。
整整十年时间,LCD的尺寸,仅仅才扩大了7英寸!
下面是当时主流生产线的经济尺寸。
1代线(1991),市场的主流液晶显示器,尺寸为8~10寸。
3代线(1996年),尺寸为12寸。
4代线(2000年),尺寸为17寸。
这里有个概念,要介绍一下,经济尺寸。它指的是在同样的玻璃基板上,生产出来价值最大的产品切割尺寸。
例如,在一块玻璃基板上,可以生产两快10。4英寸的显示器。还有个选择,那就是用生产一块14英寸的显示器。
在早期的液晶市场上,有这么一个规律,叫做大一寸,价格翻一倍。也就是说,17寸的显示器,价格是15寸的四倍。
按照这个规律,14英寸的价格,应该是10英寸的16倍。为什么10英寸会成为经济尺寸?就是因为14英寸的成品率太低,低到售价高16倍,都收不回成本的缘故!
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另一个关于早期LCD生产技术难度的证据。
在2000年之前,市面上销售的液晶显示器,都有个叫做“坏点率”的指标!
这个指标就是说,一块屏上,是允许坏点存在的。只要坏点数小于某个数字,都算合格产品!(小于5个算合格,小于2个算优等品!)
这就说明,以当时的生产工艺,坏点的出现是应该的,而且是必然的!
而这个坏点,过了2000年以后,过了5代生产线之后,就迅速消失了!
大家购买的笔记本也好,桌面显示器也好,电视也好,谁见过坏点了?
为什么在 21世纪初,会有Plasma 等离子电视这种产物。因为在那个年代,没有人相信液晶显示器可以做得这么大!
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但这个结论,很快就被5代线打脸了。
在5代线之前,液晶显示器的主要市场,只是笔记本电脑以及桌面显示器,但是过了2000年,液晶显示器的主要市场,就成了电视。
液晶的尺寸,也开始了大跨步的增长过程。
5代线(2002)的经济尺寸,就来到27寸!,6代线(2004),37寸,8代线(2006),52寸!
在液晶显示器的攻势下,PLASMA,等离子电视彻底失去了生存空间。所有在PLASMA技术上下赌注的厂家,彻底血本无归。
(长虹投资20亿美元,在此之前,长虹是绩优股的代表,这之后,就变成了垃圾股。)
之所以南韩,台湾,乃至之后的大陆,可以在液晶产业上反超日本,根本的原因,并不在于反周期投资。否则为什么韩国,美,和台,在整个90年代,都无法成功?
这些后进者可以反超日本,根本原因,液晶生产技术,发展到5世代的时候,出现了一个大规模降低生产难度的技术!
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为什么日本厂家会给韩国厂家以反超的机会,就是在韩国厂家开发5代线技术的时候,日本人不信!
日本LCD产业内部,普遍认为4代线就已经是液晶工业生产的物理极限。(注1)
由于液晶生产工艺的基本原理,他们认为液晶技术已经发展到了极限!液晶面板的尺寸已经不可能再增大了!
当时的日本厂家,还跑去问韩国人,你们为什么要做这种疯狂的事情(投资)!
等韩国人的技术一面世,日本人就傻眼了。
虽然日本人迅速的反应了过来,并开始全力压制。但是在这短短的几年里,韩国人,在政府的支持下,迅速的成长壮大。三星,LG,都是在那一波发展起来的。
也正是这个技术,使得液晶的屏幕,从此可以迅速增长。也正是这个技术,使得后来的台湾,乃至大陆,相继反超日本!
(注1,有些文献上写5代是极限,是不对的。)
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只要能够找到这个节点技术,LCD产业弯道超车,就成为了可能。这个价值千亿美元的市场,就可以为晶圆产业,源源不断地进行输血!
这就涉及到LCD生产过程中的一个核心工艺。
TFT…LCD的生产过程,与半导体晶圆很接近。除了面积稍微大一些,很多技术和工艺都可以通用。而且LCD的精度要求,在这个阶段非常的低,10微米足够!
那么两者之间有何主要不同呢?
液晶显示器,从名字里就可以看出来,里面有了液晶两个字!这就是区别!
在显示器里加液晶的工艺,就是TFT…LCD的核心工艺!
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液晶技术最开始是在手表和计算器上应用。TFT…LCD 也是从小型液晶,经过接近30年的演化,逐步放大而来的。
TFT液晶生产线上(5代之前),液晶的加注方式,与计算器上用的那种液晶显示器,其工艺,并无本质不同。
这个工艺就是毛细灌注法!
毛细灌注法,是在液晶显示器制作完毕(合体,封闭),把显示器至于液晶池(海绵)之上,经由毛细现象,慢慢吸入液晶。
这个方法,在小型显示器的制造过程中,是有其道理的。因为这个工艺对周边环境要求比较低。就好像我们拿吸管吸水一样,周边的空气环境质量与它无关。
而早期的液晶显示应用,都是电子类产品,例如手表,计算器。这种工艺,与这种电子类工厂的加工环境也比较匹配。
第394章 弯道超车(下)
毛细法,自从RCA发明了液晶显示之后,就一直在使用。它已经成了液晶行业的潜意识,甚至被写到了此时的教科书上。
但到了大尺寸显示器的时候,它的缺点就非常明显了。
毛细吸附过程之漫长,可想而知。以10寸液晶为例,它的压合及吸附的过程,时间长达28个小时之多!
而且随着面板尺寸的增大,毛细作用需要对抗的重力也就越大。其用时更长不说,失败率也会越大。
这也是日本人,根本不相信,液晶显示器,可以超过17英寸的根本原因!
在整个90年代,正是这个从手表液晶发展出来的毛细工艺,成了所有其它国家,发展液晶产业的绊脚石!
这种工艺对前后工序的精度,操作人员的技巧,都要求太高。
毛细吸附的前提,就是玻璃板之间的间距要足够细小,但是太小也不行!一般的工艺要求,是3到5微米,而显示器的尺寸,是30厘米到50厘米(后世甚至发展到3米)。
再加上液晶显示器壳体是由前后两片,厚度不足一毫米的薄玻璃组合而成,强度很低。
这么大面积的腔体,这么薄的玻璃壳体,保持这么小的平行间距,其中微妙之处,难以言表!
也许只有日本人那种性格,才有耐心,一点点去优化工艺及操作步骤,最终掌握了这一技术的诀窍。
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但从后世的眼光来看,这就是一个疯狂的工艺。
在5代以后,毛细法被弃用,转向了滴灌法(One Drop Filling; ODF)。
滴灌法才是正常人的思路。那就是先往显示器里添加液晶,添加完毕后,再把液晶显示器封闭起来。
ODF法的优势极为明显,除了良率以外,它有效的缩短了工艺时间并减少液晶的损失。除此之外,还可减少在真空回火制程、液晶注入机、封口机、封口后面板清洗等设备的投资。
这个ODF法,就是成永兴以及光电科研,敢于以一己之力,对抗日本这个先进国家,对抗日本十七家企业联盟的杀手锏!
以来自21世纪初的技术,降维打击90世纪初的日本液晶产业联盟!
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当然,液晶显示器产业,不同于LED产业,它的精度虽然没有晶圆产业那么高,但复杂性一点也不差。
在这个时间点,进军这个产业,光电科研也会面对各种困难。
第一个困难是时间节点。
进军蓝光LED,是参考中村大侠发表论文的时间节点,91年3月。按照这个时间倒推,才定出了光纤,MEMS,蓝光LED 三部曲。
而在LCD这个行业里,时间的压力,并不是来自技术的发现节点。
世界第一条5代线的出现时间,是2002年前后。以此时间来推论,加上产线的设计,制造,设备的设计与制造。至少95年前,光电科研是安全的。
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光电科研的时间压力在哪里呢?
这里有另外一个概念,叫做液晶产业的景气循环。
液晶产业的景气循环速度非常快,差不多三年就是一个周期。
第一次的景气高峰期,在92年~93年之间。它的出现,是由于笔记本电脑,以及Windows3。1带来对彩色屏幕支持所带动的。
1992年9月,美国IBM公司完成了个人电脑事业部重组后,推出了划时代的产品——IBM 700C,这是Thinkpad系列的第一个型号。
700C一经推出就立即受到关注,它是第一款使用彩色TFT…LCD显示屏的笔记本电脑,采用DTI的10。4英寸彩色液晶屏,售价4350美元。
此笔记本一出世,就成为爆款,当年订单就超过十万台。在它的带动下,一些竞争对手,也纷纷推出具有TFT…LCD的产品,东芝T4400SXC的显示屏为9。5英寸。
第一次LCD景气上升周期,指的就是这一波。
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