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國產(chǎn)鍍膜設(shè)備與國外到底還有多大差距?
發(fā)布時間:
2020-08-11
作者:
iVacuum真空聚焦
來源:
iVacuum真空聚焦
本文轉(zhuǎn)載已得到原作者周予坤(知乎賬號:周予坤)的授權(quán)
前些日子的芯片愛國潮里,被揪出來的國產(chǎn)鍍膜設(shè)備依賴進(jìn)口的問題,一度也是沸沸揚(yáng)揚(yáng)。日本的一家只有300多人的小公司 Canon Tokki,因在OLED鍍膜領(lǐng)域擁有顯著的技術(shù)優(yōu)勢而躍入人們的視野。作為鍍膜行業(yè)從業(yè)十幾年的一個普通技術(shù)業(yè)者,在看了連基本概念都弄錯了的新聞報道之后,雖然很想一笑置之,但仔細(xì)想了想之后,也不禁汗毛直豎,國產(chǎn)鍍膜設(shè)備到底還是差得遠(yuǎn)了點。
那么國產(chǎn)鍍膜設(shè)備差在哪呢?聽我嘗試說一下。
一、鍍膜設(shè)備的分類
這個問題如果在十年之前,其實是很容易回答的,就是兩個大類:物理沉積設(shè)備和化學(xué)沉積設(shè)備?,F(xiàn)在這樣回答也是沒錯的,但現(xiàn)在再這樣回答就沒辦法把事情說清楚了,所以筆者想從應(yīng)用領(lǐng)域上分成以下幾類:
傳統(tǒng)光學(xué)器件(鏡片、濾光片)所用的鍍膜設(shè)備:單腔體或多腔體蒸發(fā)式鍍膜設(shè)備、濺射式鍍膜設(shè)備;
新材料領(lǐng)域的柔性設(shè)備:卷對卷柔性鍍膜設(shè)備;
光通訊行業(yè):離子束濺射鍍膜設(shè)備;
半導(dǎo)體及相似工藝:化學(xué)氣相沉積設(shè)備;
功能膜:多弧離子鍍設(shè)備、濺射設(shè)備、蒸發(fā)設(shè)備;
玻璃工藝:濺射式連續(xù)線;
其余的就得歸到“工藝定制設(shè)備”這個范圍里面了,例如車燈鍍膜設(shè)備、太陽能的共蒸發(fā)設(shè)備、光纖鍍膜設(shè)備、太陽能管設(shè)備,等等。
二、上述設(shè)備有哪些能夠國產(chǎn),哪些依賴進(jìn)口?
最簡單的解釋就是:產(chǎn)出利潤低的,能夠國產(chǎn);高附加值的,都依賴進(jìn)口。
大體說說:
傳統(tǒng)光學(xué)鏡片濾光片:在國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化的時間大約開始于1995年左右,當(dāng)時日日本的許多公司進(jìn)入中國建立工廠,例如佳能、尼康、奧林巴斯。這些公司司帶來的不僅僅是日本公司的產(chǎn)品輸出,也帶來了整個產(chǎn)業(yè)鏈向中國擴(kuò)散。當(dāng)時鏡片鍍膜設(shè)備在中國超過10臺的公司僅僅只有幾家,設(shè)備幾乎全部都是日本的shincron、昭和兩個品牌。再過幾年,德國的萊寶光學(xué)也進(jìn)入中國市場,并且一出手就是直接搶占了較為高端的濾光片和光通訊市場。而這個時候國產(chǎn)設(shè)備號稱:北有“北儀”,南有“南光”。如果在2005年左右對比國內(nèi)設(shè)備和國外設(shè)備的差異,筆者認(rèn)為2005年產(chǎn)的日本shincron設(shè)備,至今2018年能夠甩國產(chǎn)設(shè)備至少10年。
光通訊行業(yè):現(xiàn)在還沒聽說過哪家國產(chǎn)設(shè)備能夠成功量產(chǎn)100g頻率帶寬的波分復(fù)用濾光片。
卷繞設(shè)備:至今還沒有哪家國產(chǎn)設(shè)備商能夠產(chǎn)出寬幅1.6米以上,同時開12個濺射靶的設(shè)備。
半導(dǎo)體行業(yè):各位可曾聽說國產(chǎn)設(shè)備商參與競標(biāo)?
【注】低利潤產(chǎn)業(yè)不在這次要說的范圍之內(nèi)。
三、拆開來說,鍍膜設(shè)備哪些零件無法實現(xiàn)超越?
這才是痛點。
鍍膜設(shè)備就像其他很多精密設(shè)備一樣,不僅僅是一個“機(jī)器”,它更像一個類似生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜機(jī)構(gòu),大體來分可以分成幾個部分:
真空形成系統(tǒng);
發(fā)射源和沉積系統(tǒng);
沉積環(huán)境控制系統(tǒng);
監(jiān)控系統(tǒng);
傳動機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。
當(dāng)然,不同的設(shè)備對這些部分的劃分都是不同的,但多數(shù)都逃不出這樣的劃分體系。
下面讓我們分開具體說說。
真空形成系統(tǒng):先說泵,德國萊寶、英國愛德華、日本ULVAC、美國brooks、日本丸山真空、日本大阪真空,至少占了整個市場的7成份額,到今年(2018年)為止,筆者還沒看到哪怕一臺被認(rèn)為中高檔設(shè)備上使用中國品牌的真空泵。這些真空泵包含機(jī)械式旋片泵、滑閥泵、羅茨泵、分子泵、低溫泵。比較好的是擴(kuò)散泵,這幾年看到中國制造的了,但相對來說技術(shù)含量較低。
發(fā)射源和沉積系統(tǒng):熱蒸發(fā)系統(tǒng)制作簡單,國產(chǎn)一直有能力制作。但是普遍使用的電子槍系統(tǒng),至2014年還都是依賴進(jìn)口,這幾年看到了一些國產(chǎn)品牌,使用效果評論不一。濺射式鍍膜設(shè)備使用的DC或者M(jìn)F、RF電源,國產(chǎn)的只適用于裝飾膜或功能膜產(chǎn)業(yè),只要是光學(xué)膜產(chǎn)業(yè),基本上濺射電源都還是進(jìn)口的,主要市場被美國AE和德國霍廷格所占據(jù)。離子束濺射所需的RF離子源,目前嚴(yán)重依賴進(jìn)口,美國plasma process group的RF源系統(tǒng)比較常見,國產(chǎn)的是一個都無,就連RF源上用的三層珊網(wǎng)都要依賴進(jìn)口,16cm的每套接近十萬元,而這個東西,還是個消耗品。
沉積環(huán)境控制系統(tǒng):先說質(zhì)量流量控制器(mass flow controller),目前比較高端的產(chǎn)品就是英國的MKS、荷蘭的bronkhorst,中端的有泰朗、brooks、泰利德,毫無疑問也是進(jìn)口產(chǎn)品。國產(chǎn)的能夠在比較低端的設(shè)備上用用也算是進(jìn)步了。再說真空計,作為真空系統(tǒng)必須要有的測量設(shè)備,德國inficon、英國愛德華、日本ULVAC幾乎壟斷了中國市場,國產(chǎn)的各位上某寶或者阿里的網(wǎng)頁上看看樣子(都不用看參數(shù))就自然了解了。還有氣體分析儀,主要是英國MKS、美國斯坦福、德國zirox的產(chǎn)品,國產(chǎn)的沒有。
監(jiān)控系統(tǒng):這個更痛,說起來監(jiān)控系統(tǒng)是鍍膜設(shè)備的靈魂,用比較簡單的話說,鍍膜設(shè)備是個湯鍋,你放了多少鹽,自己可以嘗一嘗,不夠就加。而鍍膜設(shè)備里面,確認(rèn)膜厚的監(jiān)控設(shè)備精度就決定了這個設(shè)備的精度。例如光控系統(tǒng),它可以直接測量鍍膜膜層厚度,現(xiàn)在國產(chǎn)設(shè)備的控制方式是晶控(晶控儀還多數(shù)是進(jìn)口的),只有進(jìn)口的高端設(shè)備才配光控,這就跟睜著眼睛下棋和蒙上眼睛下棋之間的差異。目前光控系統(tǒng)(可見光區(qū)域)比較成熟的,德國zeiss、日本的朝日有一套系統(tǒng),剩下的還有shincron和光馳都有自己品牌的光控,這幾年臺灣設(shè)備也開發(fā)了這個系統(tǒng)并且投入量產(chǎn)。國產(chǎn)光控系統(tǒng)有么?有的。但是其可靠性實在太差了。激光光控系統(tǒng)方面,主要還是光通訊設(shè)備上用的,一般是美國vecoo產(chǎn),近一兩年也聽說了國產(chǎn)開發(fā)的系統(tǒng),但是其主要配件(激光器和光功率計)還是美國進(jìn)口的。
傳動機(jī)構(gòu):這個還好,國產(chǎn)夠用了,以前的磁流體密封件都是進(jìn)口的,近幾年有國產(chǎn)的了,已經(jīng)投入量產(chǎn)。
四、最痛的點,是國產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)的整合
上面也說了,基本上所有的高端設(shè)備核心組件都是依賴進(jìn)口的,那么換句話說,我從外國買東西,回來自己組裝不行么?這樣的話,我照樣可以擁有一家高品質(zhì)設(shè)備制造企業(yè)呀!
答案是:真的不行。
鍍膜設(shè)備系統(tǒng)的構(gòu)架,表面看上去就是一個自動化問題,PLC控制各個組件,加一個工控電腦做圖形化界面就可以了。但是,鍍膜是一個門檻比較高的行業(yè),這個門檻實際上體現(xiàn)在基礎(chǔ)工程師的技能水平。一個好的工程師,使用手動設(shè)備能做出來的產(chǎn)品有時候比一個差的工程師使用自動設(shè)備做出來的還要好一些,所以設(shè)計制造鍍膜設(shè)備系統(tǒng)的人,對鍍膜理解的程度決定了這個設(shè)備的設(shè)計框架的先進(jìn)性。
但現(xiàn)實是:國內(nèi)生產(chǎn)鍍膜設(shè)備的企業(yè),根本不重視工藝開發(fā)。我所見到的國產(chǎn)設(shè)備商,核心技術(shù)人員就是3、4人,一個負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)計,一個負(fù)責(zé)電路設(shè)計,一個負(fù)責(zé)自動化,一個負(fù)責(zé)工藝調(diào)試。
簡單一句話講,就是技術(shù)人員整合的平臺厚度不足,會自動化設(shè)計的不懂鍍膜,會鍍膜的不懂設(shè)備制造。所以做出來的東西,要么是100%仿制進(jìn)口設(shè)備,要么就是做出來的系統(tǒng)不倫不類,不好用。
這還不是全部,作為核心控制系統(tǒng)的光控,進(jìn)口的光控系統(tǒng)是要依托一些光學(xué)原理算法進(jìn)行控制的,而自動化方面的設(shè)計人員對這些根本不懂。一位業(yè)內(nèi)的朋友告訴筆者,如果有人能夠把光控系統(tǒng)整合在設(shè)備制造中穩(wěn)定運(yùn)行,不管是二手設(shè)備翻新還是一手設(shè)備制造,這在現(xiàn)在的中國,都是具有絕對技術(shù)優(yōu)勢的,能創(chuàng)造很大的利潤。
上面說的是問題和難度,但是痛是痛在哪里呢?筆者個人的觀點是:
作為整個行業(yè)從業(yè)人員的一份子:我痛在發(fā)展方向不明,無法觸及世界高端鍍膜技術(shù)領(lǐng)域,只能拾人牙慧。
整個行業(yè)痛在:產(chǎn)學(xué)研根本不成體系。大學(xué)里面的理論高手老師教授們,非常少接觸行業(yè)實際運(yùn)用和制造,做出來的東西要么只是為了發(fā)論文,要么是為了忽悠經(jīng)費(fèi),就憑實驗室那些設(shè)備,真心沒看到能搞出來什么好東西。
而產(chǎn)業(yè)上:首先愿意投資研發(fā)的公司太少,其次即使投資研發(fā),行業(yè)深度太淺導(dǎo)致研發(fā)突破太難,多數(shù)都還是跟在美、日、德公司產(chǎn)品后面仿制產(chǎn)品,而對方也看到了咱們?nèi)松靛X多,故意誘導(dǎo)整個產(chǎn)業(yè)往低利潤的量產(chǎn)型設(shè)備上投資。例如美國的應(yīng)用材料公司,最近十年在中國可以說賺得盆滿缽滿。
五、結(jié) 語
綜上所述,國產(chǎn)鍍膜設(shè)備不是比不上進(jìn)口鍍膜設(shè)備,而是根本沒資格和人家比。
中國的鍍膜產(chǎn)業(yè),承接的是發(fā)達(dá)國家不要的低利潤產(chǎn)業(yè),尚未能取得突破。要想在國產(chǎn)鍍膜設(shè)備和國產(chǎn)鍍膜產(chǎn)業(yè)上有所突破,就目前看來短時間內(nèi)還是沒什么希望的。
但是最近十年左右,外資企業(yè)的技術(shù)擴(kuò)散相當(dāng)程度上起了積極的作用。等到投資方能有耐心又有整合能力的時候,等到國內(nèi)中堅人才厚度達(dá)到一定程度之后,等到學(xué)校的教授們能真正拿出來可以展示的產(chǎn)品而非論文的時候,中國鍍膜行業(yè)也就離起飛不遠(yuǎn)了。