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Apple 蓝宝石玻璃策略(上)-苹果看好的萤幕材料

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Apple 蓝宝石玻璃策略(上)-苹果看好的萤幕材料

Apple 与着名的的太阳能设备与蓝宝石水晶玻璃製造商达成了一笔达 5 亿 7,800 万美元的交易,特别的是这笔交易内容是极特先是要把生产设备建製在 Apple 新建在美国亚历桑那州的厂房中,这个做法可能牵涉到蓝宝石水晶玻璃的加工改善、美国生产与组装配送等多个考量,在结构调整与改良下,蓝宝石水晶玻璃未来在 Apple 产品应用的範围应会逐步扩大,包含到整个 iPhone 上全部改用蓝宝石水晶玻璃都有可能。

蓝宝石水晶玻璃的优缺点

蓝宝石水晶玻璃( Sapphire Crystal)是属于人工合成的玻璃製品,也是 Apple 近来很感兴趣的材质之一(另一自然就是拿下使用权却只停留在测试的液态金属 Liquidmetal 了),苹果为对它感兴趣主因在于,除了其如同玻璃般无色透明外,最重要是其硬度与韧性与现有来自康宁 Corning 的 Gorilla 强化玻璃更佳。

Apple 蓝宝石玻璃策略(上)-苹果看好的萤幕材料

Source: MIT Technolgy Review未切割加工的蓝宝石水晶玻璃

以抗刮性来说,蓝宝石水晶玻璃达到了莫式硬度 9,仅次于钻石,在韧性方面 Gorilla 大约是 0.7MPa.m0.5,蓝宝石水晶玻璃则是达到了 3MPa.m0.5,也就是四倍以上的水準。

不过蓝宝石水晶玻璃也不是没有缺点,首先由于硬度高、抗刮等坚固的特性,蓝宝石水晶玻璃较密度也较大,约为 3.98 g/cm3,比 Gorilla 的 2.54 g/cm3 高,因此在同样尺寸与厚度下,蓝宝石水晶玻璃的重量就是会比 Gorilla 玻璃更重。除此之外,虽然两种材质都有不错的光学品质,但蓝宝石水晶玻璃在折射率较高,也就是在同样的光源亮度下,Gorilla 的显示会较为明亮,而些都是高硬度所换来的代价。

除此之外,蓝宝石水晶玻璃另一重大的问题就是加工成本过高与耗时,导致其成品是 Gorilla 玻璃的 3 到 4 倍以上的价格,虽然 Yole Développement 分析师 Eric Virey 曾表示 未来几年蓝宝石水晶玻璃做为手机萤幕表面的价格将会由原本的 30 美元的成本下降到 20 美元,但对比到 Gorilla 不到 3 美元的成本,还是贵上太多,这也是目前蓝宝石水晶玻璃无法大规模採用的最大问题,而多使用在腕錶等较高单价的商品上主因。

切割技术的突破

Apple 对蓝宝石水晶玻璃的研究甚深,也深知其发展现况,显然他们找到了解决生产上的因应方式,关键正是在极特先进身上,要知道极特先进的主业在太阳能上面,蓝宝石的只占其总营收的 11%,Apple 会找上它自然有他的原因在,除了极特先进拥有较大的蓝宝石长晶炉,可生产较大尺寸重量的蓝宝石水晶玻璃之外,极特先进在 2012 时自 Twin Creeks 手取得了切割太阳能基板的相关技术,这个技术除了运用在太阳能产业的太阳能电池切割之外,也可运用在蓝宝石水晶玻璃上,这技术可能才是苹果与他合作的最重要原因。

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Source:Extreme TechTwin Ceeks 研发的「氢离子加速器」可用来切割蓝宝石玻璃

这个名为「氢离子加速器」(Hydrogen ion particle accelerator )的设备是利用氢离子来控制各式晶圆切割的精準度,用以避免原材料的无谓浪费与切割厚度太薄所造成的碎裂,自然也可以省下大量的成本,按照 Extreme Tech 的说法,这个设备本质上根本是一个离子加农炮(ion cannon)。

控制离子来做切割应用的想法虽非 Twin Creeks 首创,先前也有类似概念的测试,但不同的是 Twin Creeks 所研发的设备大幅降低了成本,让停留在实验室的概念得以在商业市场中量产应用。

透过这个新技术,Apple 有机会降低蓝宝石水晶玻璃的成本,虽然其相对密度较高、重量较重,但只要成品够薄,整体而言将有机会比现有的 Gorilla 强化玻璃更轻,这对不断追求更轻更薄外观的 Apple 来说,是一个非常大的诱因。

由于苹果投入蓝宝石水晶的金额相当高,这个交易下未来极特先进的业务收入可能反会以蓝宝石为大宗,根据 Cantor Fitzgerald 分析师 Brian White 的估算,极特先进其蓝宝石的营业额为原本为 2,890 万美元,未来将会成长至现有规模的 15 至 16 倍之谱,约在 4 亿 8,000万 至 6 亿 4,000 万美元之间。

在这合作计划中,Apple 一开始会投入 5 亿 7,800 万美金让极特先进于五年陆续报销,但并未实际谈到双方合作的时间长短,也就是说这数目还只是一开始合作的预付款,长久下来 Apple 投入金额必定超过这个数目。

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