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花 76 亿改了一个字?探秘苏州顶级面板工厂

日期: 来源:先看评测收集编辑:先看

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我们工厂系列的第三期姗姗来迟。继我们第一期,看到打印出来的屏幕,第二期,进入中国武汉的 OLED 工厂。

-点击图片观看往期内容-


第三期,我们来到一个非常特殊的地方, TCL 华星收购的苏州三星面板工厂。


三星作为韩国支柱产业的龙头公司,这座苏州工厂的保密级别非常之高,ChatGPT 都找不到内部资料。为了国家安全,韩国政府也参与到 TCL 华星与三星的交易审查,也正因为华星完成了这次长达两年的收购,我们中国的媒体才有机会带着相机,无人机,穿越机,走进这一家全球最顶级的液晶面板工厂。


苏州三星工厂的筹建计划,是酝酿于 2008 年金融危机,国家开启的新基建战略。


为了收紧全国遍地开花的液晶热, 最终在深圳、昆山、北京,批准了 京东方、TCL 华星为代表的中国高世代线,以及随后几年,在广州和苏州动工的韩国 LG 和三星的高世代线。


 这个巧妙的时间差,为日后的中国面板行业争取到了足够的抢跑时间,而且也给到了外企足够的压力,三星原本的 7.5 代线,升级为了规格都要高过韩国本土的 8.5 代线。这座苏州的工厂,成为了全球第一块 8K (超宽屏)显示器面板的诞生地。


我们来到苏州的时候,刚好是大闸蟹的时节,工厂所在的位置,就在阳澄湖的不远处。TCL 华星买下的,实际上是两座工厂 —— 面板和模组厂,光面板厂的厂房面积就有 8 万多平方米,如果用篮球场为比例尺的话,它的占地,大约是 200 多个篮球场。


收购之后,这里依然要为三星提供中高端电视和显示器的面板,所以,我们跟这个工厂的“梁子”很早就结下了,当时摔坏 7 万块电视的面板,就是这里的。早点来,就不用赔那么多了吧!而与面板厂一路之隔的,是配套的模组厂,之前我们组成 360° 画面的玄龙骑士,就是来自这里,如果这次时间来得及的话,我们说不定可以徒手掰出一台玄龙骑士。


在公开的数据中,TCL 华星这次收购花了 76 个亿, 70 多亿,对于一家年营收超过 1600 亿的科技巨头来说,好像不算什么。但是如果回到 10 年前,TCL 在创立华星时,还只是配合三星在国内装配的一个模组厂,十多年过去了,TCL 华星已经买下了三星最好的 LCD 面板厂。


如果往好了说,这是卧薪尝胆,十年逆袭,收购甲方。往难听了说,LCD 在很多科技爱好者眼中,都已经是夕阳行业了,TCL 华星花了几十亿,买下三星丢下的这个烂摊子,到头来,不就改了一个字吗?



我们也带着这些疑问,走进了这座工厂。


和普通面板工厂相比特别在哪里?


面板的生产需要无尘环境,但是苏州工厂设计的无尘室,是我们参观过最为严格的。我们要全部脱到只能一条内裤。帽子、口罩、防尘服、手套、鞋子,从头到脚全副武装,每个格子还专门标注了它的成本。看来,每一次馈赠,都标好了价格。来都来了,我们都选了最贵的。


面板行业本质上属于半导体行业,除了保证千级无尘,± 0.1℃ 的温度,52% 湿度,甚至气味,都要控制在人体无法感知的 250ppm 以下。


为了给这些精密的仪器提供恒湿、恒温、恒静、恒氧的环境,生产车间被设计成了三明治结构,顶层是全阵列的玻璃纤维空气净化层,垂直向下输送洁净空气,中间地板都设计有气孔,通过气压,引导气流在设备之间流动。而地下层,所有的墙面都是控制气温的空调翅片,中间的设备为上层提供热、电 、水,以及一些特殊气体。像这样的三明治结构,在数十米高的厂房中叠放了两组,正是这种互为备份的双产线设计,满产可以生产近 14 万片的面板。


在投产的前几年,这确实一个不容小觑的数字,但是放在今天来看,不要说 8 代线已经遍地开花,华星自建的 11 代线都已经投产了,这里的面板会特殊在哪里?


面板的核心参数就是,「分辨率」、「刷新率」、「响应时间」。即便到现在为止,这座工厂不仅能生产 8K 面板,而且仍然是行业内唯一能生产 4K 、240Hz,以及 1ms 响应时间,甚至是 800R 弯曲的液晶面板工厂。过去,我们只能在旗舰产品上,看到一个个这样的高端参数,今天,我们终于有机会走进面板厂,搞清楚工艺背后的秘密。


超薄玻璃

液晶面板,从生产角度来说,更像是一个液晶盒子,上下是两层玻璃。


下层玻璃经过清洗、光刻、多重曝光、蚀刻之后,形成控制层,上层玻璃经过同样的清洗之后,印上黑色的遮挡区和滤色片,形成颜色层。最终,在灌入液晶之后,组成一块完整的面板。所以要实现 800R 的超弯面板,就要直接对玻璃上的工艺进行改造。


而这座工厂的第一个特别之处,就是原本上层玻璃的颜色层,被集成在下面板,这种更高集成度的做法,降低了上面板的工艺流程,似乎可以提高效率。


但实际生产中,其实下层玻璃的生产时间也要更长,反而增加了上玻璃的等待时间,所以会牺牲一定的效率,之所以愿意付出这个代价,是因为从显示效果来说,先做好颜色层,上玻璃的黑色区域就可以做得更细,透光率就可以更高。 



更重要的是,当进入弯折工艺,控制层和颜色层可以减少错位。但是当弯曲的角度越大,一个更棘手的问题就会出现,如果玻璃太厚,会导致应力过大,影响显示效果。


我们过去一直以为三星能做到 1000R 的玄龙骑士,是因为不在乎成本,但其实更核心的秘密是——超薄玻璃。整座工厂采用的玻璃,只有 0.38 毫米,已经跟我们手机钢化膜一样薄了。


但不一样的是,当这块玻璃会大到可以切出两块 98 英寸电视屏幕大小的时候,机械臂的每一次移动,都会让它呈现出水波纹一样的效果,这会大大增加玻璃的破损率。


为了适应这么薄的玻璃,这里所有的生产设备,都是从韩国的面板设备制造商,特殊定制的。也正因为是 0.38 毫米的玻璃,才能让显示器的弧度继续下探到 800R 。


同样是 8.5 代线,但是从玻璃到设备,已经完全不一样了。


钛铜


这种超薄面板的第二特性:240Hz 超高刷新率,则是来自新材料的突破,钛铜。


这一步,可以追溯到金属电极的沉积环节。常规面板,会先在玻璃上沉积一层钼,然后再镀上一层铝,但是,当面板的刷新率超过 200Hz,大部分的钼铝材料,因为导电率不够高,信号很容易变形,这就导致液晶偏转的速度,达不到预期,过去我们在横评中发现的红绿不接现象,其实就是因为这个基础性能跟不上。


而铜的电阻率要低于铝,当刷新率继续提高,依旧能有很好的导电性能,而保证液晶的正常偏转。


我们现在手上拿到的就是一块钛铜玻璃,在镀上钛之后,面板会呈现出银色镜面的质感。


再经过镀铜的真空仓之后,最终就会呈现出这种独有的金色质感。


钛铜技术,本身属于材料学的进步,这也是这座工厂能第一个做出 4K 240Hz 面板的原因,这个材料也会很快在华星的其他面板厂中铺开。对于我们这些普通用户来说,这意味着 240Hz 的价格将会变得越来越大众。相比于 240Hz 刷新率,其实把响应时间做到 1ms,才是更考验工艺水平的地方,而这需要去往更机密,也更为底层的技术,控制液晶的厚度。


控制液晶的厚度


这个小桶里面装的灰白色液体就是液晶,一桶这样的液晶,一桶价值八九十万,甚至上百万。过去它主要由默克提供,现在已经实现了液晶的国产化。我们熟知的快响液晶,就是在成分上有微小的不同。但即便是相同的液晶,影响其反应速度的有一个更基础的物理量,就是液晶的厚度。


液晶成盒过程可以简化为,先由机械臂将液晶滴在玻璃上,然后再与另一块玻璃在真空中紧密地贴合。这个过程中,两片玻璃的距离似乎无限接近,但是在微观层面上,两块电极之间的距离,还是会影响到电场的强度,从而影响液晶偏转的速度。而这个偏转的过程就是我们说的响应时间。


在这座工厂中,液晶滴注采用了更像是喷墨打印的技术,将大的液滴通过超高精度的泵喷涂在玻璃之上,高倍率下,我们可以看到这极为细密的液晶矩阵,在最终的贴合之后,液晶盒的厚度减少15%。换来的是,响应时间最短可以到 1ms。


因此,控制液晶厚度、钛铜的新材料以及超薄的玻璃,才是这座工厂独有的优势。


所以有一天,当你看到高曲率、高刷新率、高分辨率、高对比度的 Mini LED 电竞显示器,这款显示器的面板,大概率来自 TCL 华星的这座苏州工厂。隔壁苏州华星的模组厂,负责把做好的面板玻璃,安装光学膜片、模组之后,加上背光后,就可以显示画面了。剩下的就是把它掰弯了。


无人工厂的秘密:MES


到这里,我们基本已经介绍了这家工厂的特殊之处,可是如果这工厂既然这么好,为啥要卖呢?


首先,三星并不是卖了这座工厂,因为它依然持有 TCL 华星 10% 左右的股份,而且是目前 TCL 华星的大客户之一。



另外,在 LCD 市场高度成熟的今天,日韩厂商,其实已经很难卷过中国的面板厂了。不要说面板,电视都卷不过。在全世界电视销量第一的三星,在中国只能是 Others。


现在在国内买一台 70 英寸的电视,不要 5000,3000,只要 1600 ,在先看买说不定还能更便宜啊。对于消费者来说,是好事。但是对整个行业从业者来说,这就是卷到了自己的铺盖卷儿啊。


所以,真正的问题并不是为什么三星要卖,而是为什么 TCL 华星要买?这几项技术真的值上百亿吗?


是不是有什么东西,一直被我们忽略了?


在拍摄、调研工厂的过程中,我们几乎走遍了整个厂区,甚至连设备层都被我们无死角地拍了一圈。相比更高标准的空气,巨大的机械臂,和更高规格的工厂设备,这座工厂最特别的地方,其实是:没什么人。


我们在这里参观、拍摄,飞起无人机、拉着拖车跑圈,甚至在这里打滚。整个过程中,都没看到几个工程师。看到最多人的地方,其实是在每一层中间,会有这样的玻璃房,大量的屏幕和几个工程师就完成了这一整个区域的工作。


这不就是传说中的无人工厂吗?相比无人工厂,其实更核心的是 MES 。如果说工艺、材料是一个工厂的硬件的话,那么 MES 其实就是一个工厂最核心的操作系统,它最终服务于一个工厂最核心的竞争力:效率。


而这座工厂的 MES 系统至少领先国内两年以上。两年意味着什么呢?


传统面板厂生产,为了保证设备出现故障时,不会影响后面的工序。所以每一道工序,都要留出一些「缓冲」,这些缓冲叠加在一起,就会导致传统面板厂生产一片面板玻璃需要两周,而在这个工厂里,MES 系统已经实现了全流程的实时监控和自动调整,一片玻璃从投料到出片,可以被缩短到 7 天。哪怕是作为外来工厂,耗材成本比国内同行高出 20% ,但是因为有巨大的效率差异,最终反而节省了 30% 以上的耗材成本。


面板行业,并不是劳动密集型的产业,但是每一个大的工艺背后是几十、上百项的流程,而每一个流程背后,可能涉及到几百上千项参数。


以刚才喷墨滴注的液晶为例,这个房间里的温度、湿度、精密泵的行程距离、压力、重量,都要实时的监测、维护。


所以设备的稳定需要大量的设备工程师,而良率的稳定,需要随时待命的工艺工程师。国内一座满产的 8.5 代线,大约需要 200 多名工程师通力合作。而有这套 MES 系统的工厂,只需要 30 个人。


所以,当阳光落下来,整个城市被点亮起来的时候,这座工厂的另一面才真正展现出来,工程师其实不需要走进工厂,只需要在研发大楼里,就可以完成大部分的操作。如此高的人效比,让这座工厂成为了目前全世界效率最高的 8.5 代线,而背后支撑它的 MES 系统,正在被应用到整个 TCL 华星工厂的体系中。


结尾


制作工厂系列,并不如我们一开始想得那么简单,弄明白一座工厂是如何运作的,弄清楚一片玻璃是如何成为精美的工业品,要比我们介绍一场发布会,做一次开箱多花费十倍不止的精力。


但是在这个行业待得越久,了解的产品越多,我们越容易对闪光灯下背后,这些产品是如何被设计,被制造,它的成本又在被什么因素所左右, 所吸引。这些隐藏于背后的细节,其实从更长的时间维度上,更大的周期上,影响这些产品所能展现出来的创造力。


而现在,我们终于有机会通过工厂系列,有幸成为走进这面白色高墙的第一批游客。我们能做的就是举起相机,记录下金色如何洒满玻璃,又是如何被巨大的手臂托起。


而当有一天,你们和我一样,来到苏州,路过中环高架,看到阳光刚好洒在 LOGO 上,或者夜幕下工厂巨大的身影,你可以和我们一样,能回想起这座工厂的过去,哦不,应该是这座中国工厂的现在,和未来。

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