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    國產鍍膜設備與國外到底還有多大差距?

    國產鍍膜設備與國外到底還有多大差距?

    • 分類:真空雜志
    • 作者:iVacuum真空聚焦
    • 來源:iVacuum真空聚焦
    • 發布時間:2020-08-11 11:08
    • 訪問量:

    【概要描述】

    國產鍍膜設備與國外到底還有多大差距?

    【概要描述】

    • 分類:真空雜志
    • 作者:iVacuum真空聚焦
    • 來源:iVacuum真空聚焦
    • 發布時間:2020-08-11 11:08
    • 訪問量:
    詳情

            本文轉載已得到原作者周予坤(知乎賬號:周予坤)的授權


            前些日子的芯片愛國潮里,被揪出來的國產鍍膜設備依賴進口的問題,一度也是沸沸揚揚。日本的一家只有300多人的小公司 Canon Tokki,因在OLED鍍膜領域擁有顯著的技術優勢而躍入人們的視野。作為鍍膜行業從業十幾年的一個普通技術業者,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,但仔細想了想之后,也不禁汗毛直豎,國產鍍膜設備到底還是差得遠了點。

            那么國產鍍膜設備差在哪呢?聽我嘗試說一下。


    一、鍍膜設備的分類
            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:物理沉積設備和化學沉積設備?,F在這樣回答也是沒錯的,但現在再這樣回答就沒辦法把事情說清楚了,所以筆者想從應用領域上分成以下幾類:

            傳統光學器件(鏡片、濾光片)所用的鍍膜設備:單腔體或多腔體蒸發式鍍膜設備、濺射式鍍膜設備;

            新材料領域的柔性設備:卷對卷柔性鍍膜設備;

            光通訊行業:離子束濺射鍍膜設備;

            半導體及相似工藝:化學氣相沉積設備;

            功能膜:多弧離子鍍設備、濺射設備、蒸發設備;

            玻璃工藝:濺射式連續線;

            其余的就得歸到“工藝定制設備”這個范圍里面了,例如車燈鍍膜設備、太陽能的共蒸發設備、光纖鍍膜設備、太陽能管設備,等等。


    二、上述設備有哪些能夠國產,哪些依賴進口?
            最簡單的解釋就是:產出利潤低的,能夠國產;高附加值的,都依賴進口。

    大體說說:

            傳統光學鏡片濾光片:在國內產業化的時間大約開始于1995年左右,當時日日本的許多公司進入中國建立工廠,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品輸出,也帶來了整個產業鏈向中國擴散。當時鏡片鍍膜設備在中國超過10臺的公司僅僅只有幾家,設備幾乎全部都是日本的shincron、昭和兩個品牌。再過幾年,德國的萊寶光學也進入中國市場,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。而這個時候國產設備號稱:北有“北儀”,南有“南光”。如果在2005年左右對比國內設備和國外設備的差異,筆者認為2005年產的日本shincron設備,至今2018年能夠甩國產設備至少10年。

            光通訊行業:現在還沒聽說過哪家國產設備能夠成功量產100g頻率帶寬的波分復用濾光片。

            卷繞設備:至今還沒有哪家國產設備商能夠產出寬幅1.6米以上,同時開12個濺射靶的設備。

            半導體行業:各位可曾聽說國產設備商參與競標?

    【注】低利潤產業不在這次要說的范圍之內。


    三、拆開來說,鍍膜設備哪些零件無法實現超越?
            這才是痛點。

            鍍膜設備就像其他很多精密設備一樣,不僅僅是一個“機器”,它更像一個類似生態系統的復雜機構,大體來分可以分成幾個部分:

    真空形成系統;
            發射源和沉積系統;
            沉積環境控制系統;
            監控系統;
            傳動機構系統。
            當然,不同的設備對這些部分的劃分都是不同的,但多數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: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為中高檔設備上使用中國品牌的真空泵。這些真空泵包含機械式旋片泵、滑閥泵、羅茨泵、分子泵、低溫泵。比較好的是擴散泵,這幾年看到中國制造的了,但相對來說技術含量較低。

            發射源和沉積系統:熱蒸發系統制作簡單,國產一直有能力制作。但是普遍使用的電子槍系統,至2014年還都是依賴進口,這幾年看到了一些國產品牌,使用效果評論不一。濺射式鍍膜設備使用的DC或者MF、RF電源,國產的只適用于裝飾膜或功能膜產業,只要是光學膜產業,基本上濺射電源都還是進口的,主要市場被美國AE和德國霍廷格所占據。離子束濺射所需的RF離子源,目前嚴重依賴進口,美國plasma process group的RF源系統比較常見,國產的是一個都無,就連RF源上用的三層珊網都要依賴進口,16cm的每套接近十萬元,而這個東西,還是個消耗品。

            沉積環境控制系統:先說質量流量控制器(mass flow controller),目前比較高端的產品就是英國的MKS、荷蘭的bronkhorst,中端的有泰朗、brooks、泰利德,毫無疑問也是進口產品。國產的能夠在比較低端的設備上用用也算是進步了。再說真空計,作為真空系統必須要有的測量設備,德國inficon、英國愛德華、日本ULVAC幾乎壟斷了中國市場,國產的各位上某寶或者阿里的網頁上看看樣子(都不用看參數)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的產品,國產的沒有。

            監控系統:這個更痛,說起來監控系統是鍍膜設備的靈魂,用比較簡單的話說,鍍膜設備是個湯鍋,你放了多少鹽,自己可以嘗一嘗,不夠就加。而鍍膜設備里面,確認膜厚的監控設備精度就決定了這個設備的精度。例如光控系統,它可以直接測量鍍膜膜層厚度,現在國產設備的控制方式是晶控(晶控儀還多數是進口的),只有進口的高端設備才配光控,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(可見光區域)比較成熟的,德國zeiss、日本的朝日有一套系統,剩下的還有shincron和光馳都有自己品牌的光控,這幾年臺灣設備也開發了這個系統并且投入量產。國產光控系統有么?有的。但是其可靠性實在太差了。激光光控系統方面,主要還是光通訊設備上用的,一般是美國vecoo產,近一兩年也聽說了國產開發的系統,但是其主要配件(激光器和光功率計)還是美國進口的。

            傳動機構:這個還好,國產夠用了,以前的磁流體密封件都是進口的,近幾年有國產的了,已經投入量產。


    四、最痛的點,是國產設備系統的整合
            上面也說了,基本上所有的高端設備核心組件都是依賴進口的,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設備制造企業呀!

            答案是:真的不行。

            鍍膜設備系統的構架,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,這個門檻實際上體現在基礎工程師的技能水平。一個好的工程師,使用手動設備能做出來的產品有時候比一個差的工程師使用自動設備做出來的還要好一些,所以設計制造鍍膜設備系統的人,對鍍膜理解的程度決定了這個設備的設計框架的先進性。

            但現實是:國內生產鍍膜設備的企業,根本不重視工藝開發。我所見到的國產設備商,核心技術人員就是3、4人,一個負責機械設計,一個負責電路設計,一個負責自動化,一個負責工藝調試。

            簡單一句話講,就是技術人員整合的平臺厚度不足,會自動化設計的不懂鍍膜,會鍍膜的不懂設備制造。所以做出來的東西,要么是100%仿制進口設備,要么就是做出來的系統不倫不類,不好用。

            這還不是全部,作為核心控制系統的光控,進口的光控系統是要依托一些光學原理算法進行控制的,而自動化方面的設計人員對這些根本不懂。一位業內的朋友告訴筆者,如果有人能夠把光控系統整合在設備制造中穩定運行,不管是二手設備翻新還是一手設備制造,這在現在的中國,都是具有絕對技術優勢的,能創造很大的利潤。

            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:

            作為整個行業從業人員的一份子:我痛在發展方向不明,無法觸及世界高端鍍膜技術領域,只能拾人牙慧。

            整個行業痛在:產學研根本不成體系。大學里面的理論高手老師教授們,非常少接觸行業實際運用和制造,做出來的東西要么只是為了發論文,要么是為了忽悠經費,就憑實驗室那些設備,真心沒看到能搞出來什么好東西。

            而產業上:首先愿意投資研發的公司太少,其次即使投資研發,行業深度太淺導致研發突破太難,多數都還是跟在美、日、德公司產品后面仿制產品,而對方也看到了咱們人傻錢多,故意誘導整個產業往低利潤的量產型設備上投資。例如美國的應用材料公司,最近十年在中國可以說賺得盆滿缽滿。

    五、結    語

            綜上所述,國產鍍膜設備不是比不上進口鍍膜設備,而是根本沒資格和人家比。

            中國的鍍膜產業,承接的是發達國家不要的低利潤產業,尚未能取得突破。要想在國產鍍膜設備和國產鍍膜產業上有所突破,就目前看來短時間內還是沒什么希望的。

            但是最近十年左右,外資企業的技術擴散相當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,等到國內中堅人才厚度達到一定程度之后,等到學校的教授們能真正拿出來可以展示的產品而非論文的時候,中國鍍膜行業也就離起飛不遠了。

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