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全面剖析藍寶石保護玻璃的商業價值

發布人:董事會辦公室
發布時間:2014-07-19 12:00:00
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文章來源:觸控技術網(www.FPDisplay.com) 編輯:hxr 下載地址: http://www.tptech.cn/news/info/content-161680-1.aspx 提要:在蘋果(Apple)可能應用(人造)藍寶石材料和一連串相關投資的雙重推動下,美國藍寶石材料生產設備供應商極特先進(GT Advanced Technologies)在過去一年來的股價突飛猛進,從2013年二季的3~4美元上漲到2014年第二季的15美元以上。 在蘋果(Apple)可能應用(人造)藍寶石材料和一連串相關投資的雙重推動下,美國藍寶石材料生產設備供應商極特先進(GT Advanced Technologies)在過去一年來的股價突飛猛進,從2013年二季的3~4美元上漲到2014年第二季的15美元以上。即使是其他未曾因蘋果采用而獲益的藍寶石供應鏈,也吸引了不少投資者的眼光。 到目前為止,蘋果僅是將藍寶石玻璃應用于后方相機鏡頭保護和直徑小于10mm的指紋晶片上,兩者使用的最主要目的是為了保護、防止位于藍寶石玻璃下方的元件刮傷。不過,真正讓人們持續關注的是,蘋果很有可能在未來某一代的iPhone保護玻璃玻璃上,以藍寶石材料取代鋁矽酸鹽玻璃材料(aluminosilicate),而且對角線尺寸至少應該會在4.7英寸以上。 在智能型手機屏幕上使用藍寶石保護玻璃的考慮情況,比起前二者來得更為復雜。除了對應的尺寸使得成本跳升外,保護玻璃材料的選擇并不單單只是考慮防止刮傷而已。NPD DisplaySearch表示,保護玻璃下方就是手機屏幕,光學的穿透性也是相當重要的因素,而穿透性的高低直接影響到液晶屏幕所需的背光強度,進而影響到智能手機的功耗。 藍寶石除了先天物理硬度高,可抵擋日常生活中灰塵、砂礫的磨損外,往往也被消費者視為是一種稀有、珍貴的礦石,而產品廠商自然也樂意以迎合消費者既有的心理,來達到產品行銷的目的。不過事實上,絕大多數應用于消費者產品的藍寶石材料,就如同所謂的“水晶”一般,其實都是人工方法制造出來的;藍寶石之所以昂貴,并不是因為稀有,而是因為制造過程(長晶)中需要耗費大量的電能與時間。 目前的疑問和商業行動 藍寶石保護玻璃的供應鏈主要是材料(藍寶石晶棒和基板)和加工(成形和涂層)。雖然藍寶石常見于許多精品手表中,但LED應用才真正是藍寶石材料廠商的主要客戶。主要的藍寶石材料廠商來自全球各地,如Monocrystal、Rubicon、STC、OCI、Kyocera和USIO。這些廠商擁有數量龐大的藍寶石長晶爐,長成晶棒后,利用金剛石線鋸切割,經由研磨、拋光等程式,以基板的形式銷售給下游客戶,包含2英寸、4英寸和8英寸等形式。 不像Rubicon和Monocrystal已是人們所熟知的藍寶石材料大廠,極特先進是以長晶爐設備而著稱,而非生產藍寶石材料。過去半年來,有關極特先進在亞利桑那州(梅薩山)安裝長晶爐的消息從來就沒有停過。媒體曾經以500臺的數量來估算產能,并推算出這些產能在一年內僅能供應iPhone約三分一之的需求,結論自然是蘋果會有更多的長晶爐需求。 相機鏡頭、指紋辨識的保護蓋(小于0.5英寸)或是智能手表(約1.5/1.7英寸)對藍寶石的消耗并不大,然而當作保護玻璃玻璃使用(至少4.7英寸)時,基板的尺寸、價格、經濟切割、外型加工良率損失與供應鏈產能就絕對是另一個層次的考慮。再者,如果蘋果真的想用整片藍寶石材料來取代由康寧等廠商提供的鋁矽酸鹽玻璃的話,那么以iPhone的銷售量來做為籌碼,蘋果其實可以直接跟全球藍寶石材料大廠談判、立即就可以取得有利的價格與產能,似乎并不需要透過極特先進、從無到有地建立自己的藍寶石材料供應鏈。 從蘋果和極特先進在過去三年內的商業行動觀察,或許可以勾勒出蘋果背后的意圖和戰略。2013年9月12日和2014年1月23日,蘋果從美國專利局(USPTO)獲得兩項關于藍寶石的專利批準:一個是關于藍寶石基板的多層夾層專利(sapphire laminate),另一個是相關的多層固著技術專利(attachment techniques)。 2013年11月4日,極特先進宣布已經與蘋果公司簽訂關于藍寶石材料的多年期供貨協定。根據此次協定,蘋果將采購并運營藍寶石材料生產設備,而這些設備將被安裝在該公司的新工廠中(亞利桑美州的梅薩山)。蘋果將向極特先進預先支付約5.78億美元的款項,后者將自2015年開始,以至少5年的時間,陸續向蘋果公司報銷相關費用。 另外,2012年11月,極特先進從Twin Creeks收購了 Hyperion薄層切片技術,可用來切割約20微米厚度的薄層。2014年4月30日,極特先進還宣布將與EV Group共同開發相關的專業貼合制程與設備,讓由Hyperion技術所切出的薄層(藍寶石、碳化矽)得以和特殊處理過的基板(玻璃、矽、塑膠)兩相貼合。 蘋果和GTAT在藍寶石材料上的商業行動 從以上的商業行為來看,可以推論蘋果的兩項專利內容跟極特先進的制程技術應該是相關的。也就是說,前者利用專利與建立自有的供應鏈來建立品牌競爭的門檻,而后者則是讓專利的想法得以量產實現。 材料比較 雖然目前使用的藍寶石材料大多為人造產品,但多數人仍認為藍寶石比玻璃還有價值。不過這不代表非蘋果品牌可以接受使用藍寶石保護玻璃所產生的高昂成本,最有可能的應用還是一兩款限量的高階機種。在分析了材料的物理特性和保護玻璃規格需求后,該機構也不認為藍寶石材料有必然的優勢可取代玻璃作為智能型手機的保護玻璃。 藍寶石材料最顯著的一個特性便是硬度,藍寶石的硬度達到了莫氏9H,僅次于鉆石(10H)。莫氏硬度(Mohs Hardness)是比較兩種礦物相互碰撞時相對硬度大小(劃痕和耐磨性)的好方法。砂礫或灰塵中含有二氧化矽(SiO2,莫氏硬度7H),當其摩擦到智能手機保護玻璃玻璃(換算莫氏硬度后,一般低于7H),就容易產生劃痕和細微損傷。因此,只要保護玻璃材料的莫氏硬度可以大于7H,那么就可以抵擋住砂礫造成的磨損。 但是耐磨性不是保護玻璃的唯一要求,藍寶石的沖擊耐受力也比玻璃強;雖然藍寶石的斷裂韌度是2.3 Mpa(鋁矽酸鹽玻璃是0.7 MPa),但是藍寶石也不能經受太大或突然的沖擊。藍寶石也有缺點,可見光波段的穿透性就是最重要的一個;由于藍寶石在紫外線波段比起玻璃有更好的穿透性,因此一些工業用元件采用藍寶石作為光學零件。 但是,藍寶石在可見光波段(390~700nm)的光學穿透率卻不如玻璃,前者約僅大于80%,而后者則是大于90%。精品手表的表盤簡單、僅作為報時用,因此采用整片藍寶石材料作為保護玻璃,對其主要功能影響有限。然而,智能手機的屏幕與觸控面板是整個人機介面的核心。較差的穿透率意味著需要加強液晶面板的背光,這對為了追求屏幕高解析度而已經犧牲功耗的智能手機顯然不是所期望的。 此外,藍寶石的生產更為耗能,長晶爐需要長時間維持高溫(~2,045°C),而長晶成晶棒的時間約需要三個星期。其他像是較高的折射率(~1.76-1.78)、比重(~3.95 g/cm3),也會對整體智能手機的規格產生影響。透過對藍寶石優缺點的分析,NPD DisplaySearch認為對于整體智能手機來說,玻璃仍是較平衡的選擇。 蘋果將如何運用藍寶石? 那么蘋果為什么堅持使用藍寶石?答案可能是因為專利、技術以及供應鏈的取得。只要蘋果可以透過極特先進和下游保護玻璃成形加工廠商(如藍思)的供應鏈使其專利可行,那么蘋果就能采用Hyperion技術切割的20微米藍寶石薄層覆蓋在iPhone的保護玻璃上,作一種“表面硬度加強處理”,而不是使用整片藍寶石材料。如此,蘋果就可以充分發揮藍寶石的耐磨性優勢,但卻不需要過度遷就藍寶石材料的成本和劣勢。 如果不是因為有如此特殊的工法,蘋果其實應該直接透過全世界已有的藍寶石材料大廠來建立供應鏈,相對來說還是比較容易的。正因為這是前所未有的工法、也因此蘋果才會將供應鏈設在亞利桑那州梅薩山、而不是亞洲,以提高保密性并讓其他品牌無法復制供應鏈。如果是采用整片藍寶石材料來做智能手機保護玻璃,那么現有的供應鏈已經成熟,除了蘋果外,其他品牌自然也是立即可以采用。 極特先進表示:“將自2015年開始,以至少5年的時間,陸續向蘋果公司報銷相關費用。”也就是說,以蘋果專利與供應鏈為基礎的藍寶石保護玻璃工法,可能要到2015年才看的到。那么2014年會出現以整片藍寶石材料才作為保護玻璃嗎? 如果蘋果在2014年就將藍寶石運用在iPhone保護玻璃中,那么很有可能只會在高階或甚至限量版的iPhone中使用整片藍寶石。其實,另一個比iPhone更有可能在2014年應用整片藍寶石材料的產品,就是傳聞中的iWatch。 iWatch保護玻璃僅約1.5英寸或1.7英寸的對角線,同時屏幕要顯示的資訊也沒有iPhone來得復雜,因此光學穿透性的影響較低。不過,考慮到成本與終端售價,蘋果很有可能同時推出藍寶石與鋁矽酸鹽玻璃的版本。
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