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作為康寧公司（Corning Incorporated）最廣為人知的產(chǎn)品，“大猩猩”玻璃至少做了兩件好事：第一是滿足觸摸屏手機(jī)的操作需求，第二則是多少對付了一些人摔手機(jī)的壞習(xí)慣。盡管安裝了大猩猩玻璃的手機(jī)有時仍然會被摔得慘不忍睹，但它的確已經(jīng)比普通玻璃強(qiáng)韌太多了。
最近康寧公司打算把大猩猩玻璃的這種優(yōu)良傳統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)光大。在這家公司的工廠內(nèi)，第三代大猩猩玻璃的生產(chǎn)計(jì)劃正被排上日程，它將比目前的產(chǎn)品還要堅(jiān)固數(shù)倍。新產(chǎn)品是在2013年1月的CES展上被公開展示的，康寧計(jì)劃在2013年年內(nèi)就讓它上市。
在康寧公司加緊部署新產(chǎn)品的時候，它在未來可能出現(xiàn)的競爭對手已經(jīng)在iPhone 5這樣的手機(jī)上悄悄冒頭了。為了加強(qiáng)保護(hù)，iPhone 5在相機(jī)鏡頭蓋上用了合成藍(lán)寶石。雖然現(xiàn)在這種材料還沒有成為主角，但你似乎不應(yīng)該懷疑它的前景。
“越來越多的廠商會跟進(jìn)蘋果，在智能手機(jī)中使用更多藍(lán)寶石材料。”咨詢機(jī)構(gòu)Yole Developpement的分析師Eric Virey表達(dá)了這樣一種觀點(diǎn)。甚至在手機(jī)行業(yè)供應(yīng)鏈上也傳出消息，在蘋果下一代iPhone的Home鍵、顯示屏等部件上，將大量出現(xiàn)藍(lán)寶石玻璃。
自2007年iPhone誕生以來，伴隨著這種全球最暢銷的手機(jī)之一的大猩猩玻璃，也逐漸主導(dǎo)了大部分智能手機(jī)的觸摸屏。康寧國際大中華區(qū)消費(fèi)電子商務(wù)總監(jiān)王兆應(yīng)對《第一財(cái)經(jīng)周刊》透露的數(shù)字是，在過去6年，大猩猩玻璃已應(yīng)用在全球30多個主要品牌、1000多個產(chǎn)品型號中，涵蓋超過15億臺設(shè)備。
大猩猩玻璃最初就是為了滿足觸摸屏的特征而研發(fā)的?？祵幑静粌H為此改變了普通玻璃的成分，在傳統(tǒng)的硅酸鹽之外還加入了鋁，還運(yùn)用了一種名為“熔融下拉制程”的專利技術(shù)。最后這種玻璃不僅光滑輕薄、靈敏度高，同時也有一定的強(qiáng)度以對抗劃痕和碰撞。這些產(chǎn)品特征也正是“大猩猩”這個名字的由來。
《紐約時報(bào)》那篇著名的《iPhone為何在中國制造》，曾經(jīng)描述過大猩猩玻璃的誕生原因。2007年，離iPhone原定的上架時間還有1個月，喬布斯把一小群蘋果高層召進(jìn)了一間辦公室。他生氣地舉起當(dāng)時揣在褲兜里好幾個星期的一臺樣機(jī)，好讓大家都看到塑料屏幕上的幾十條微小劃痕，然后把自己的鑰匙從褲兜里掏了出來。“人們都會把手機(jī)揣在兜里，還會把鑰匙裝進(jìn)去。我不愿意出售會有劃痕的產(chǎn)品。”他說。唯一的辦法便是找到不會產(chǎn)生劃痕的玻璃，而這件事情必須在6周之內(nèi)辦好。
不過后來的維修數(shù)字所表明的事實(shí)仍然有些殘酷：電子產(chǎn)品保修公司SquareTrade最新發(fā)布的一個數(shù)據(jù)表明，從2007年第一代iPhone推出至今，美國人已經(jīng)花費(fèi)了59億美元用于維修自己的iPhone；在造成iPhone損壞的5大原因中，“摔落”占30%，比排在第二位的“進(jìn)水”高出12個百分點(diǎn)；有6%的用戶曾經(jīng)用膠帶將破碎的iPhone屏幕粘合以繼續(xù)使用。
“許多手機(jī)制造商和用戶都經(jīng)歷過屏幕破裂的困擾。我們的一項(xiàng)調(diào)查顯示12％的智能手機(jī)在使用第一年就會破裂，而用戶甚至愿意為了一個強(qiáng)度更高的屏幕多付30美元。”Virey說。
盡管大猩猩玻璃已經(jīng)比普通玻璃堅(jiān)固許多，甚至小刀也無法將它劃傷，但它仍然不是無敵的，尤其是遇到包含石英成份的沙塵，因?yàn)槠溆捕壬踔脸^鋼。此外大猩猩玻璃的強(qiáng)度大也并不能代表它的韌性高，當(dāng)它摔落時仍然容易破碎。
于是當(dāng)工業(yè)藍(lán)寶石供應(yīng)商們認(rèn)為應(yīng)該有更加完美的解決方案時，大猩猩玻璃的這種缺陷成為了他們的“把柄”。
藍(lán)寶石的主要成分是氧化鋁，之所以會呈現(xiàn)斑斕的色彩，是因?yàn)樗需F等其他雜質(zhì)，真正純凈的藍(lán)寶石則是無色透明的，透光率極佳，因此非常適合用于顯示器的制作；藍(lán)寶石的介電常數(shù)也比強(qiáng)化玻璃更高，如果用于觸摸屏，相同面積下的靈敏度也更高；更關(guān)鍵的指標(biāo)是硬度，藍(lán)寶石的強(qiáng)度是目前市面上強(qiáng)化玻璃的3倍，在摩氏硬度表中指數(shù)能達(dá)到9，僅次于鉆石。
“這讓藍(lán)寶石幾乎不可能被劃傷。”GT Advanced Technologies（以下簡稱“GTAT”）的市場總監(jiān)Jeff Nestel-Patt對《第一財(cái)經(jīng)周刊》說。這家公司原本從事太陽能產(chǎn)業(yè)，2010年7月收購了一家工業(yè)藍(lán)寶石供應(yīng)商Crystal System，原因正是看重藍(lán)寶石未來在智能手機(jī)等大眾電子消費(fèi)品領(lǐng)域的潛力。
藍(lán)寶石是經(jīng)歷了幾次技術(shù)變革之后，才得以逐漸進(jìn)入消費(fèi)市場的。天然藍(lán)寶石非常稀有、價(jià)格高昂。一直到1902年，法國化學(xué)家Auguste Verneuil首次發(fā)明了人工合成藍(lán)寶石技術(shù)，從此藍(lán)寶石開始被應(yīng)用在高級腕表和一些對強(qiáng)度性能要求較高的產(chǎn)品中。
到了1960年代，由于藍(lán)寶石堅(jiān)固穩(wěn)定，抗信號干擾能力強(qiáng)，因此人們將藍(lán)寶石薄片作為襯底，在上面覆蓋上一層硅，用在高頻率抗干擾電子元器件上，這一技術(shù)目前仍然被使用在智能手機(jī)的天線內(nèi)，用來降低信號干擾。另外，如今幾乎每個帶LED顯示屏的電子產(chǎn)品都會用藍(lán)寶石作為LED芯片的襯底，它是藍(lán)寶石最大的應(yīng)用市場。
在手機(jī)屏幕方面，藍(lán)寶石一度只是一些昂貴的小眾品牌的選擇，比如Vertu。另一家工業(yè)藍(lán)寶石公司Rubicon Technologies的CEO Raja M.Parvez對此解釋說，人工藍(lán)寶石在模具中合成之后，最初多是一個不規(guī)則的圓柱體。由于它的強(qiáng)度高，因此若要把它打磨再切成薄片，然后根據(jù)需要做成不同形狀，就需要用金剛鉆切割，再打磨拋光。這一生產(chǎn)過程的成本非常高昂。
這里有一些數(shù)字可以證實(shí)：用大猩猩玻璃制作一個智能手機(jī)顯示器，成本僅為3美元；而相同面積的藍(lán)寶石玻璃的造價(jià)會是大猩猩玻璃的7倍多，需要23美元。Eric Virey認(rèn)為，盡管性能更優(yōu)越，但藍(lán)寶石的成本必須降到15美元以下才能讓手機(jī)制造商們產(chǎn)生興趣。
這就是一些工業(yè)藍(lán)寶石供應(yīng)商正在做的事。其實(shí)在過去15年，藍(lán)寶石的生產(chǎn)成本已經(jīng)下降了10倍，最大的一個原因在于技術(shù)進(jìn)步帶來的產(chǎn)能提升。2009年年末，LED顯示屏成功應(yīng)用在大尺寸電視機(jī)上，藍(lán)寶石襯底需求大增，直接導(dǎo)致隨后2年藍(lán)寶石產(chǎn)能的短缺，各供應(yīng)商不得不進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)以提升產(chǎn)能。
在2001年的時候，Rubicon Technologies所生產(chǎn)的藍(lán)寶石晶圓僅重3.5千克，切割后用于制作襯底的薄片直徑也只有2英寸（約5厘米）。如今，Rubicon的藍(lán)寶石晶圓平均重85千克，最大可以達(dá)到200千克，襯底薄片的直徑也擴(kuò)展到6英寸（約15厘米）。“在采購藍(lán)寶石襯底時，大尺寸對于LED芯片制造商來說可以節(jié)約成本，但同時也需要更高的技術(shù)，才能在保持更大產(chǎn)量的同時保證質(zhì)量，并且切割和拋光這些大尺寸薄片也需要更高的精準(zhǔn)度。”Parvez說。
GTAT收購Crystal Systems之后也擁有了藍(lán)寶石合成的專利技術(shù)—ASF熔爐。由于采用了獨(dú)特的保密設(shè)計(jì)，ASF熔爐能在相同尺寸的模具內(nèi)，提高35%的藍(lán)寶石產(chǎn)能，相當(dāng)于間接降低了成本，特別適合制作大尺寸的藍(lán)寶石晶體。“過去幾年中藍(lán)寶石行業(yè)最大的變化就是制造成本的持續(xù)下降。”Jeff Nestel-Patt 說，這一趨勢為藍(lán)寶石的應(yīng)用開啟了更多可能性，比如智能手機(jī)等移動設(shè)備的顯示屏。2013年5月，GTAT拿到了為摩托羅拉新款POS機(jī)供應(yīng)藍(lán)寶石屏幕的訂單，此前這種POS機(jī)一直只使用強(qiáng)化玻璃作為屏幕材料。
激烈的競爭是導(dǎo)致藍(lán)寶石成本下降的另外一個原因。由于對LED前景的樂觀態(tài)度，過去3年，藍(lán)寶石市場新增了80家公司，其中50家位于中國。這也是為什么如今所有制造商都在想方設(shè)法開辟新的應(yīng)用市場，并迫切希望把藍(lán)寶石用在手機(jī)上。
從行業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)的角度看，Eric Virey預(yù)計(jì)藍(lán)寶石用于智能手機(jī)屏幕制造的成本將在未來數(shù)年降到13美元左右，盡管還是比大猩猩玻璃貴，但優(yōu)越的性能還是會吸引一些高端的智能手機(jī)型號使用。“未來5年，智能手機(jī)對于藍(lán)寶石制造商來說意味著一個20億美元的新市場。”Virey說。最先在一些高端手機(jī)市場上，藍(lán)寶石玻璃會成為大猩猩玻璃的主要競爭對手。Virey預(yù)計(jì)到2018年，藍(lán)寶石在智能手機(jī)顯示器市場的滲透率將達(dá)到5%至18%。
在相當(dāng)一段時間內(nèi)，大猩猩玻璃還可以通過改進(jìn)的工藝、更經(jīng)濟(jì)的價(jià)格來維持自己的競爭力。“藍(lán)寶石的基本物理結(jié)構(gòu)對于降低成本而言是一個很大的障礙。”王兆應(yīng)說。根據(jù)康寧的實(shí)驗(yàn)，即便是在很小比例的手機(jī)上使用，也需要投資數(shù)十億美元才能生產(chǎn)出足夠數(shù)量的藍(lán)寶石。康寧也曾經(jīng)發(fā)布過一份冗長的報(bào)告，證明第三代大猩猩玻璃由于采用了原材耐損技術(shù)，因此其表現(xiàn)會優(yōu)于藍(lán)寶石材料。
原材耐損是一種原子層面的技術(shù)，它對玻璃的原子排列進(jìn)行了改進(jìn)，使它們的原子單位不像原玻璃成分排列那么緊密，并且原材料內(nèi)部的化學(xué)性質(zhì)也有所不同，使新的大猩猩玻璃的耐損性能進(jìn)一步提高。同第二代大猩猩玻璃相比，它能減少40%的可見劃痕、導(dǎo)致橫向開裂所需要的力也是原來的3倍。
Rubicon Technologies和GTAT這樣的公司則不打算讓自己追趕大猩猩的過程拖得太久。GTAT最近正在大力投入一項(xiàng)名為Hyperion Implant的晶圓生產(chǎn)技術(shù)，它原本是用來提高硅片和太陽能電池芯片產(chǎn)量的。GTAT希望將它運(yùn)用到藍(lán)寶石的生產(chǎn)中，讓藍(lán)寶石襯板變得幾乎比頭發(fā)絲還細(xì)，能同其他相對更經(jīng)濟(jì)的材料拼接在一起使用。GTAT相信，這一技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，將進(jìn)一步降低藍(lán)寶石的成本。
“藍(lán)寶石運(yùn)用于觸摸屏和移動設(shè)備，這已經(jīng)不是會不會發(fā)生的問題了，而是有多快的問題，隨著成本的下降，相信這一進(jìn)程會不斷加快。”Jeff Nestel-Patt說。如果讓他與王兆應(yīng)面對面，這話會顯得非常針鋒相對。而對于越來越多涌現(xiàn)在市場上的移動設(shè)備來說，屏幕上覆蓋的玻璃又多了一種選擇這當(dāng)然是一件好事。
大猩猩要小心了。
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