未到集体唱好京东方的时候

2017-12-11 10:31:01 来源: 官方微信

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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。

原先也由三星垄断的准分子激光设备，也因为三星的设备升级，使得设备商转与京东方合作，根据今年九月底的消息指出，AP System收到了来自京东方B11厂的准分子激光退火设备的订单。而原先也被垄断的DNP产FMM镀罩，也部份解禁，宣布将出售大于20微米厚度的FMM给其他厂商，而京东方也率先出手，立刻与DNP签下供货协定(图三)。而这个关键原料的取得，也使得京东方终于踏上了QHD的台阶，根据京东方今年于美国洛杉矶SID展会上展术的产品，分辨率已经来到了538 ppi，虽然还无法与三星相比，但绝对是官网新闻稿中说的业内领先。

图三：DNP宣布供货京东方(來源：OLED-info)

不仅如此，从京东方在2017下半年的投资支出看来，多笔订单均出自绵阳B11厂，显示京东方心有余力，B7厂良率爬坡应该是相当顺利的，而且从招标订单看来，京东方积极在设备上向三星靠拢，不仅各式设备都仿照三星的规格，连有机发光材料的采买，也倾向于相同的材料商，企图在各方面把变数降到最低，往三星的产品规格直奔而去，为之后的苹果大单，往前更进一步。当然，现阶段的设备还都须仰赖国外厂商，从上述的案例便知，若非国外厂商处处掣肘，京东方的进展绝非仅有现在的声势，未来还需依赖国产设备的崛起，而国内的厂商，在国家政策的扶持下，也默默地茁壮了。

中国屏的崛起：2025中国制造

OLED设备国产化，绝对是每个中国企业家、工程师的梦想，当然，中国厂商也不甘于人后，受制于他人。最后来看看中国屏供应链，有哪些正在强大？

图四：OLED产业上中下游产业链(来源：Technews)

OLED制造链中，分为上中下游(图四)，上游为设备制造、材料制造与零件组装，中游为OLED面板制造、面板组装、模组组装，下游为电脑、手机等显示终端及其他应用领域。其中民众最为熟悉的，莫过于下游的厂商，而我们重点来看看上中游产业中有哪些中国厂商。从上游来说，随着中国逐步增加IC设计和半导体材料开发，IC设计公司如中颖电子和中国IC龙头士兰微都已经切入了OLED面板的驱动IC芯片设计，而本土光刻胶企业如苏州瑞红和北京科华微电子也攻克了半导体光刻胶技术，中国南玻集团也开始出货OLED 导电基板。

而对于更为关键的有机层材料方面，受制于主要发光层的专利被欧美日韩厂商控制，中国厂商力图在中间体材料(如电子传输层和电洞传输层)中杀出重围。其中，西安瑞联、吉林奥来德和北京阿格蕾雅都是技术实力较为雄厚的企业。西安瑞联是国内最早从事OLED材料研究和实现规模化生产的企业。吉林奥来德是国家首家立项支持的有机发光材料产业和基地，目前已拥有多条完整的有机发光材料生产线。北京阿格蕾雅是由留学归国人员在北京创办的一家高新科技企业，已研发出并具有量产能力的OLED材料达40种以上。除了自身努力，京东方等面板厂商也通过战略合作，和全球OLED材料主要供应商日本出光兴产宣布合作。建立合作关系后，出光兴产不仅会向京东方供货，还将根据京东方的需求开发高性能OLED材料。

中国厂商终究还是探索出了自己的路，但还是一句话，不容易啊。能够自产OLED柔性屏，当然是中国制造所迈进一大步，在日韩厂商设下的种种技术和设备门槛面前，也是筚路蓝缕地默默开拓，如今也来到量产的阶段，自然是可喜可贺。对于京东方的量产，国内一线的手机大厂必然是最先的受益者，看看iPhone X屏幕的成本价高达110美元，便可知道三星凭借着自身的技术是如何地鱼肉百姓。前文提到了许多技术门槛，由于一些因素，很多独家机台都已有机可趁，以京东方为首的中系厂商也纷纷出手，以求拉近跟韩系厂商的差距，而一众中系材料供应商也陆续崛起。然而时间上的积累差距终究不是一蹴而就，除了材料和设备，还有众多技术上的专利门槛挡路，但相信京东方凭借强大的国家政策援助、广大的内需市场和近几年的人才引进，绝对能与三星等厂商一搏高下。

今天是《半导体行业观察》为您分享的第1483期内容，欢迎关注。