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未到集体唱好京东方的时候

2017-12-11 10:16:53来源: 半导体行业观察 关键字:京东方

今年中国股市迎来了一波结构性牛市,沪深指数都来到了熔断股灾后的相对高点,年内大涨近13%,尤其是以京东方为首的电子行业,更是领涨两市。自2016年第三季度顺利转亏为盈后,京东方的股价在今年几乎翻了一倍,许多民众可能不见得知道京东方究竟有哪些产品,但想必都对这间公司的成长印象深刻,尤其是股民。今年十月京东方宣布柔性屏将量产,并将出货给华为,这对于由韩系三星和LG称霸的OLED市场中,无疑是一个震撼弹,业内业外都在关注这个中国第一、世界第二的柔性OLED产线,能否扰动这池春水。

然而要能量产,并不是技术突破就行,良率对于量产的成功与否,基本上是致命的。这方面的正面案例,当属台系半导体代工龙头,台积电。良率爬升的速度就是台积电能够领先三星跟Global Foundry的最大关键,同样是新一代的制程技术,台积电能够把良率维持在九成五以上,这个良率狠甩同业,也使其顺利拿下Apple处理器的独家订单。而反面案例,则是这次iPhone X的延后上市,一般认为是由三星独家供货的OLED手机面板良率一直无法提升,导致这整个上市延迟,此外,上市后爆发的绿线门事件,也使得果粉抱怨连连,据传苹果还因此对三星处予罚款。三星作为OLED界的最强王者尚且如此,初出茅庐的京东方自然长路漫漫,尤其三星在OLED的浸淫十几载,不仅技术跟良率遥遥领先同业,连关键设备跟材料都透过独家合约和投资进行垄断,为后来者设下重重难关,使得其他公司要踏入这个领域的门槛变得极高,到底三星凭借什么技术优势的优势垄断整个OLED手机市场,可以从下面几项制备工序一探究竟。

技术门槛:蜀道难,难于上青天

OLED显示技术(主要谈AMOLED, Active-Matrix Organic Light Emitting Diodes)的制备工序主要分为三个子集:(1)TFT(薄膜电晶管,Thin Film Transistor)阵列驱动基板,(2)有机层材料蒸镀,及最后(3)元件封装技术。而三星在这几道工序里可为下足功夫,从设备上就已布局多年,藉由08年金融海啸之际,世界上多数面板厂都忍痛退出OLED研发,包含当时技术与三星不相上下的台系面板厂友达,三星凭借自己庞大的现金流支撑,出手援助如日系蒸镀设备大厂Tokki (现在Canon Tokki),取得垄断产量,并且与多家厂商如AP System、Hitachi Metal、DNP( Dai Nippon Printing)取得独家合约,算是从上下游把所有关键设备和材料掌握手中,也确保了现在一骑绝尘的龙头地位,下面可以看一下这些设备跟技术都分布在那些环节中。


(1) TFT阵列驱动基板: 一般而言,AMOLED屏幕的每一个单位像素背后都会有至少两个TFT控制和驱动像素,而TFT基板的主流技术主要有两种,分别是非晶硅(a-Si )和低温多晶硅(LTPS, Low Temperature Polycrystalline Silicon),在智慧型手机产业,LTPS凭借优异的电子迁移率和稳定的电性,成为主流材料,另外一方面,a-Si则以低成本和大面积的均匀度成为电视产业的主力。而在OLED屏幕中,为了更好的屏幕反应速度,高电子迁移率的LTPS自然是首选(目前金属氧化物也是潜力开发目标),但一般透过物理气相沉积制程(PVD, Physical Vapor Deposition)只能得到非晶硅,因此一项名为准分子激光(EL, Excimer Laser )的技术成为关键,透过激光光束单点加热,能使非晶硅再结晶成多晶硅,而这项技术的背后关键厂商便是国际激光源制造大厂Coherent,但更为要命的是这个技术相关的另外一道工序,激光剥离(LLO, Laser Lift-Off),即当有机元件完成蒸镀和封装后,透过激光处理使其从玻璃支撑基板上剥离并取下,根据该公司2015年第三季财报,他们已经出货第三台Linebeam 1500 OLED ELA,一般认为出货对象便是三星。为何要特别强调这个机型呢? 重点就在1500这个数字上,这是激光束的线形长度,即1500毫米规格,这个长度通常是基材面板的宽度或是宽度的一半。这个长度为何重要,就要说到当前智能手机的主流尺寸,即5,5吋和6吋,而我们常听到的某某厂商建6代面板厂,就是为了提高面板切割时的使用率,一般6代线的基板面积(毫米平方)为1850*1500,在切割5,5吋和6吋面板时,使用率可达90%以上。说到这里,该注意到,6代线基板的宽就是1500毫米,这意味着1500毫米规格激光处理面板时可以一次到位。三星透过其ELA供应商AP System能独家拿到Coherent的1500毫米规格激光源,相对于其他厂家(通常是750毫米规格),不仅生产效率高(其他规格需要多次处理),成本也将低许多(一台抵两台)。

但今年起,三星跟LG纷纷改进制程,从原本的准分子雷射,转进到二极体泵浦固态(DSPP, Diode Pumping Solid State),借此进一步降低生产成本,并向韩系光学厂Philoptic大量转单,使得原先独家供货给三星的ELA设备供应商AP System转向中系厂商提供设备,以弥补三星转移订单的缺口。这对于苦于买不到激光设备的中系厂商而言将是一大利多。



图一:Canon Tokki 蒸镀机(來源:Canon Tokki官网)

(2) 有机层材料蒸镀:蒸镀设备真的是三星竞争者们的硬伤,也是三星能够在量率跟产能上遥遥领先的最大优势之一。相信不少人都看过相关报导,知道三星几乎是独家掌握了由日系厂商Canno Tokki制造的蒸镀机,其开发的蒸镀机独步业界,拥有长达一百米的生产长度且蒸镀的误差可以控制在五微米之内,这无疑是三星量产和高良率的最大底气,由于历史因素,2017年以前,三星几乎包下了该公司的所有产能(约每年3-4台),但今年Cannon Tokki宣布扩产制年产量7台,并协议三星可以得到其中的5台,使得京东方跟LG得以买到珍贵的一台蒸镀机,相信这也是京东方得以宣布量产的关键因素,然而与三星的差距单以一台蒸镀机的购入仍然遥遥无期,这段产能的差别恐还需时间的等待跟技术上的突破。

除了蒸镀机之外,蒸镀环节(图二)还有一项关键材料,金属镀罩(FFM, Fine Metal Mask),蒸镀机和金属镀罩同时攸关蒸镀工艺的良率和产出面板的分辨率,有机材料必须通过金属镀罩才能精准地蒸镀到指定位置,金属镀膜越薄孔径越小,蒸镀的精确度就会越高,进而提升产品良率,也能够所缩小画素,达到更高的分辨率。三星最新旗舰机Galaxy S8系列,分辨率高达570 ppi和529 ppi(2960X1440,属QHD+水准,Quad High Definition),而中系手机厂商目前的旗舰机分辨率多在FHD阶段(1920X1080),就屏幕水平落在三星的A系列跟C系列。如此大的差距在于,当前市面上,能够制作QHD等级面板的金属镀罩,只有前面提到的DNP,这家公司能够生产热膨胀系数够低(应付蒸镀的高温),且厚度小于20微米的FFM,而且与三星签订了独家供应合约。

蒸镀机外加金属镀罩的双重门槛,不仅限制了同业的生产良率,也为其他品牌的手机屏设置了一道分辨率的上限。使其拥有了对其他手机品牌的牵制,最好的案例便是曾经如日中天的HTC,当年HTC搭载三星OLED面板的Desire系列手机大卖,声势一时无二,但随后便遭到三星的”策略性”断货,即便王雪红亲赴韩国仍然无果,以该年为转折,HTC开始下滑,终于在今年把手机代工部门卖给了Google。



图二:OLED制程蒸镀封装工艺(来源:和辉光电官网)

(3) 元件封装技术:有机电子元件对于水分跟氧气极为敏感,非常容易被氧化腐蚀,因此元件的封装技术对于良率的提升是绝对必要的,尤其是柔性屏,必须对全表面镀膜防止氧化破坏。身为全世界唯二已量产OLED面板的三星和LG,封装机的技术自然牢牢掌握在手,目前市面上最好的封装机厂商也清一色是韩系厂商。但根据韩国媒体报导,LG已决定出售产线用喷墨式薄膜封装机给中国厂商,据了解这是LG最新产线(E6厂)使用的机台,而这条产线就是LG用以争取苹果手机屏幕订单的战略产线,这消息震惊了韩国业界,认为这将会缩短韩国与中国在OLED制造技术上的差距。

三星在OLED的龙头地位,除了超前的战略眼光,也不得不佩服他们金融海啸期间,硬扛亏损的毅力,而说到受到真正全面地认可,应该算是一举吃下iPhone X手机屏全部订单。 iPhone X的售价创了新高,其中面板的成本价直接翻了一倍,从原先的55-65美元直接到了120美元左右,而且上市过程一延再延,这对于向来善于压榨下游厂商的苹果来说,是不可想像的(在苹果供应链工作过的人都知道,跟苹果合作利润其实不高,而且凡事以苹果优先),也迫使苹果计画明年仍要部份改回LCD面板,并传出积极连络LG和京东方做为可能的第二供货商。也在今年,京东方也宣布OLED量产,算是回应了苹果的焦虑,据信京东方B11厂便是为此量身打造的战略产线。

京东方速度:十年辛苦不寻常

前面说了那么多三星的技术门槛,便可知道要在三星的压制之下,京东方能在今年宣布量产出货,当真披荆斩棘而来,而这点可是连长年的OLED面板老二(小尺寸面板)LG显示器没做到的,这便多说两句,LG虽然称霸了大尺寸面板的市场,但在中小尺寸面板(LG E6厂)上却一直苦于良率与分辨率的不足,才使京东方有机会追上,从而一起竞争苹果的未来订单。京东方能走到这一步,着实不易,但究竟京东方是如何跨越三星这一道道的关卡?

三星与多家厂商的独家合约供货合约一一到期,其中包含了Canon Tokki,AP System和DNP,这是京东方的天赐良机。首先,京东方吸取了5.5代厂的经验,决定不再采用SNU Precision的蒸镀机,从六代厂起全面转向Canon Tokki,但前面说了,由于历史因素和产能限制,京东方直到今年才拿到珍贵的一台蒸镀机,使其产能良率能有所提升,此外Canon Tokki也接连宣布扩产计画,预计未来产能会达到年产12台,相信对于未来京东方的B11厂会是一大助益。

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关键字:京东方

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/article_2017121120458.html
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