□ 實習記者 馮倩楠 記者 滿淑涵
約公元1萬年前,古埃及人穿越利比亞沙漠時,偶然發(fā)現(xiàn)了2600萬年前隕石撞擊地球的產(chǎn)物——天然玻璃。
古埃及人無論如何也想不到,在數(shù)字信息時代,他們視若珍寶的玻璃不僅實現(xiàn)量產(chǎn)、用途廣泛,還成為電子信息呈現(xiàn)的主要載體。
基板玻璃是顯示面板的關鍵性基礎材料。從2003年至今,彩虹股份圍繞基板玻璃砥礪攻關,不斷打破行業(yè)技術(shù)壟斷和產(chǎn)業(yè)“卡脖子”環(huán)節(jié),為顯示產(chǎn)業(yè)鏈中下游企業(yè)原材料降低成本逾千億元,成為國內(nèi)唯一一家掌握高世代基板玻璃制造成套成熟裝備、工藝、料方、材料和檢測技術(shù)的企業(yè),探索出一條堅持長期主義的發(fā)展之路。
一場全球性的產(chǎn)業(yè)競賽
處暑時節(jié),在咸陽彩虹股份基板玻璃項目展廳,記者看到,一片G8.5基板玻璃如一張雙人席夢思大小,卻只有一張牛皮紙的厚度,表面平整光滑、薄厚均勻、純凈無瑕。
“電視、電腦、手機這些隨處可見的電子產(chǎn)品都離不開基板玻璃。”彩虹電子玻璃研究院副院長徐莉華向記者介紹道。
新型顯示產(chǎn)業(yè)主要是指用于電視、臺式電腦、筆記本和手機等電子設備的觸控顯示面板產(chǎn)業(yè),而基板玻璃正是顯示面板不可或缺的材料。
實現(xiàn)基板玻璃產(chǎn)業(yè)化為何如此重要?
數(shù)據(jù)顯示,2023年中國大陸顯示面板的營收規(guī)模為575億美元,全球市場占比55%,顯示面板出貨面積1.76億平方米,居世界首位。
G8.5+基板玻璃是目前制造高世代顯示面板的關鍵基礎材料。“由于技術(shù)難度極大,彩虹項目成果應用前,G8.5+基板玻璃100%被美國康寧,日本旭硝子、電氣硝子三家國際寡頭企業(yè)壟斷。作為全球最大的新型顯示制造和銷售市場,中國面板制造商只能購買外國材料。”談起高世代基板玻璃的發(fā)展歷程,徐莉華感慨不已。
2022年6月20日,中國電子學會組織中國科學院院士歐陽鐘燦和清華大學、中國科學技術(shù)大學教授專家對彩虹溢流法電子玻璃基板制備技術(shù)成果進行鑒定,認為“該項目技術(shù)工藝復雜,研制難度極大,社會經(jīng)濟效益巨大,成果屬于國內(nèi)首創(chuàng),技術(shù)水平達到國際先進水平,部分指標處于國際領先”。
“要知道,彩虹的基板玻璃量產(chǎn)之后,不僅填補了產(chǎn)業(yè)鏈上游的空白,也為產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)降低了原材料采購成本。下游企業(yè)購入一片G8.5+基板玻璃的價格從上千元降到了兩三百元,電子產(chǎn)品的價格也隨之下降,廣大消費者獲得了實惠。”彩虹股份總經(jīng)理徐劍說。
從零開始突破三大壁壘
2005年,開始系統(tǒng)摸索、研究玻璃基板技術(shù);
2008年,0.7mmG5基板玻璃生產(chǎn)線投產(chǎn),誕生了中國第一片國產(chǎn)基板玻璃;
2010年,建成了中國首條溢流法G6蓋板玻璃生產(chǎn)線;
2016年,建成國內(nèi)首條G7.5基板玻璃生產(chǎn)線。
歷經(jīng)十載,彩虹股份實現(xiàn)了中國低世代電子基板玻璃“從0到1”的突破,開啟了我國基板玻璃產(chǎn)業(yè)發(fā)展新時代。
“我們現(xiàn)在使用的是國際主流工藝之一的溢流法。”徐莉華解釋說,溢流法要將玻璃配合料投入池爐進行高溫熔融,玻璃液流過通道經(jīng)升溫澄清、攪拌均化、均勻降溫后溢流而下,像瀑布一樣流出,再經(jīng)過極短歷程退火后冷卻定型成為超薄片狀的玻璃。
從零開始,難上加難。徐莉華說,剛開始大家都沒干過,負責料方、設備、工藝設計的人員只能通過為數(shù)不多的相關基礎研究資料,在多年CRT玻璃生產(chǎn)累積經(jīng)驗的基礎上,通過不斷進行“頭腦風暴”及模擬實驗等方法大膽突破:先設計一版初步方案,在原有設計基礎上再組織工藝思想的討論,從而再進行下一版本的設計。就這樣不斷設計、實驗、改進,不知熬過了多少個不眠之夜,終于形成了第一版玻璃基板生產(chǎn)線的設備圖紙,之后不斷完善修改。
同時,研究人員在傳統(tǒng)玻璃制造理論的基礎上,對料方的理化、電氣、工藝性能等逐項進行系統(tǒng)研究,通過設備結(jié)構(gòu)設計將料方研究結(jié)果變成玻璃產(chǎn)品,形成了來源于料方特性的初步玻璃制造工藝。在成千上萬次試錯中、在不同的降溫梯度下,基板玻璃的整套生產(chǎn)制造工藝才被摸索了出來。
在“彩虹精神”激勵下,團隊又陸續(xù)研發(fā)出“三倉二級投料系統(tǒng)”、爐壓穩(wěn)定裝置、非等距變徑式攪拌裝置、成型退火精密分區(qū)及溫度場控制技術(shù)等創(chuàng)新成果。2019年,彩虹股份建成中國首條國產(chǎn)化G8.5+溢流法基板玻璃生產(chǎn)線。
走好自立自強之路
基板玻璃按照產(chǎn)出玻璃面積分成各世代線,面積越大,世代線越高。“尺寸越大,它對加工精度、厚度均勻性、熔解缺陷要求就越高,玻璃的平整度越難控制。”徐莉華說。
一塊G8.5基板玻璃面積為2200mm×2500mm,厚度為0.4mm,可切割6塊55英寸屏,是目前市場上的主流高世代基板玻璃。G8.5+基板玻璃則根據(jù)商家訂單要求,在G8.5基板玻璃基礎上對大小、厚度稍作調(diào)整即可。
按照行業(yè)標準,一塊合格的G8.5基板玻璃的熔解缺陷需要小于每平方米0.06個,而在彩虹股份生產(chǎn)線研發(fā)過程中,良品率一度突破不了10%。“生產(chǎn)100片玻璃,只有個位數(shù)能用,想要使更多玻璃熔解缺陷達到標準,當時好多人覺得這簡直是天方夜譚。”回想起攻堅階段的艱難,徐莉華臉上閃過一抹苦澀。
“現(xiàn)在,我們熱端的良品率已經(jīng)達到了90%以上。”徐莉華滿臉驕傲。
目前,彩虹股份擁有我國新型顯示領域唯一國家級創(chuàng)新平臺——平板顯示玻璃工藝技術(shù)國家工程研究中心。依托這一平臺,彩虹股份持續(xù)攻堅前沿核心技術(shù)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,實現(xiàn)了創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合。
7月23日,彩虹股份咸陽G8.5+基板玻璃生產(chǎn)線建設項目又一條大噸位高世代基板玻璃生產(chǎn)線順利點火投產(chǎn)。這是彩虹股份G8.5+基板玻璃生產(chǎn)線項目的其中一條生產(chǎn)線。據(jù)徐劍介紹,彩虹股份G8.5+基板玻璃生產(chǎn)線項目規(guī)劃分兩期建設,一期投資91億元,主要建設8座熱端窯爐和4條冷端生產(chǎn)線,具備年產(chǎn)580萬片基板玻璃的配套能力。
彩虹股份是陜西新型顯示產(chǎn)業(yè)鏈的“鏈主”企業(yè),這一項目作為我省新型顯示產(chǎn)業(yè)鏈重要的強鏈補鏈項目,建成后將有望極大提升我國1.5萬億規(guī)模液晶面板產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈安全保障能力。
“我們堅持走創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展之路,讓基板玻璃更大、更柔、更薄、更精、更優(yōu)始終是我們的研發(fā)目標。”徐劍表示,依托國家工程研究中心,未來將開拓車顯玻璃、芯片封裝玻璃、微晶蓋板、醫(yī)用玻璃等新陣地,在追趕世界一流水平中實現(xiàn)跨越式發(fā)展。
編輯: 孫璐瑩
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