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高速傳輸需求旺 2025年光收發器市場成長翻倍

市場調研機構Yole Développement日前釋出報告指出,由於大型雲端服務供應商及各國電信商紛紛大量採用高速資料傳輸模組,帶動模組單價與需求量雙雙上揚,因此光收發器(Optical Transceiver)2019年至2025年的年複合成長率為15%,且其產生的收入將自2019年的77億美元升至2025年的177億美元。 Yole光學感測與顯示部門固態照明技術與市場分析師Martin Vallo表示,如此顯著的成長起因於大型雲端服務供應商大量採用單價較高的高速資料傳輸(如400G及800G)模組,使得資料中心獲得的投資節節高升。而其中最重要的關鍵在於電信營運商也增加對無線光收發器5G網路的投資。 而當今新興數位應用及服務需高速連接網路的特性,也進而推動基礎網路架構的規模及容量,Yole的報告進一步指出,多種技術的演進促使遠距及地下網路資料傳輸速度需求達到400G。而現今資料中心及電信營運商的高需求已體現於數方面,包含資通訊市場高達20%的年複合成長率—原因在於藉由使用高速傳輸的光學模組,核心(Core)/階層式(Spine)網路逐漸轉移為機架式(Inter-rack)架構聯網。 此外,受到亞洲資料中心互連(DCI)光傳輸解決方案及5G光收發器的部署影響所致,電信光學模組收入的年複合成長率為5%。至於近期疫情雖牽動全球電信及光收發器模組的銷售量,但中國著眼於5G部署及雲端資料中心的布建,仍是資通訊需求強勁的驅動力,因此,種種因素仍造就了通訊市場需求的旺盛。  
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英特爾新一代處理器瞄準AI加速應用

英特爾(Intel)日前推出第三代Xeon Scalable處理器,以及人工智慧(AI)相關軟硬體產品的新增功能,加速數據中心、網路、智慧環境中的分析運算及AI的開發與應用。作為產業中內建支援Bfloat16格式的主流伺服器處理器,此處理器能夠將AI推論與模型訓練廣泛的部署到通用的CPU,適合圖像分類、推薦引擎、語音辨識及建立語言模型的應用。 圖 第三代Xeon Scalable處理器。來源:英特爾 AI與數據分析為金融、保健、工業、電信與運輸等產業開啟新商機,IDC預估在2021年,75%的企業會使用AI。而到2025年,隨著物聯網(IoT)設備創造95%的數據成長,將有四分之一的數據來自即時搜集。 英特爾的數據平台加上使用英特爾AI技術的合作夥伴生態系,共同透過導入AI與數據分析服務,協助優化企業。一系列的產品組合除了第三代內建AI加速器的Xeon Scalable處理器,還有新型Optane 200持續性記憶體,做為第三代可拓展平台的一部分,能夠提供最高每個插槽4.5TB的儲存量來管理密集的數據工作量。3D NAND SSDs、針對AI加速的FPGA、跨架構的OpenAPI以及符合IT需求的Select解決方案,在在強化AI導入企業並落地應用的速度。
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專訪是德科技示波器業務推廣經理劉鐙鴻 八合一示波器整合錯誤搜尋/RTSA

全新的Infiniium MXR系列混合訊號示波器整合八項功能,結合即時頻譜分析儀(RTSA)、示波器、數位電表(DVM)、波形產生器、波特圖繪圖器、計數器、協定分析儀和邏輯分析儀於一機,並具備ASIC硬體驅動處理能力。是德科技示波器業務推廣經理劉鐙鴻表示,如搭配使用該公司的軟體解決方案,可進一步提供電源完整性、高速數位測試和驗證功能。內建的軟體提供錯誤搜尋(Fault Hunter)功能,可加速找出錯誤根源,並解決罕見或隨機發生的錯誤。 是德科技示波器業務推廣經理劉鐙鴻表示,Infiniium MXR最大的亮點就是Fault Hunter與RTSA這兩個功能。 劉鐙鴻強調,Infiniium MXR最大的亮點就是Fault Hunter與RTSA這兩個功能,即時頻譜分析功能在眼圖的堆疊上,速度是過去產品的50倍快;此款示波器定位在中階產品,同時該公司也發展高階與入門的完整產品線,提供完整的工具/套件,協助廠商方便量測、迅速找到問題。 一般而言,數位訊號的除錯,劉鐙鴻提到,有90%的問題來自電源,Keysight Infiniium MXR系列示波器提供數位與類比通道,可以在同一個設備上完成訊號與電源完整性測試,而高頻訊號雜訊不明顯,因此需要性能或解析度更好的測試設備協助。MXR優點包括:八合一儀器,可減少所占用的工作台空間、縮短配置和測試時間,並將串擾問題降到最低。內建即時頻譜分析儀,可百分之百地檢測頻域中的錯誤,甚至是非同步錯誤。內建錯誤搜尋功能,可辨識正常訊號,並觀測其隨時間的變化,以便找出異常訊號,並擷取伴隨異常訊號發生的事件。使用者可快速解決問題,以便排除不規則、隨機或雜波訊號。
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高通推機器人RB5平台為5G/AI應用鋪路

高通(Qualcomm)日前基於過去成功的RB3平台,發布專為機器人設計的RB5平台。RB5平台由一系列機器人/無人機通用的軟硬體產品組合而成,將能整合高通的5G及人工智慧(AI)技術,有助於開發人員與製造商創造出下一世代所需的高算力、低功耗機器人/無人機設備,並預計2020年上市。 圖 RB5開發套件。來源:高通 RB5平台採用高通QRB5165處理器,客製化機器人所需的應用程式,提供強大的異構計算結構(Heterogeneous Computing Architecture),加上第五代高通的AI 引擎,效能可達到每秒15兆次 (Tera Operations Per Second, TOPS),用以運算複雜的AI與執行深度學習。此處理器同時使用新的高通Hexagon張量加速單元(Hexagon Tensor Accelerator, HTA)、可支援七顆鏡頭的影像處理器與強化影像分析能力的電腦視覺引擎。 整合RB5平台與QRB5165處理器,高通可以設計多元的產品,包括現成的系統模組,以及晶片上靈活的設計。該解決方案有多種組合,可依照商業或工業及的溫度範圍選擇。同時透過配套模組支援4G及5G連接,RB5機器人平台可為未來的5G機器人及智慧系統鋪路 RB5平台的主要技術包括: 1. 強力的異構計算功能:為了達到高功率的計算效能,平台所用的處理器整合Octa Core Qualcomm Kryo 585 CPU、powerful Qualcomm Adreno 650 GPU、多個數位訊號處理器(DSP)以及ISP,並且使用包含Hexagon張量加速單元的專用AI引擎、電腦視覺引擎。 2. AI引擎:新型的Hexagon張量加速單元基於第五代的高通人工智慧引擎,可以提供每秒15...
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橫向整合/技術改善齊發 Micro LED構建產業鏈拚量產

微發光二極體(Micro LED)具備多項技術優勢,如高亮度、省電及可做出光機微型化模組,且其自發光特性架構簡單,在大型化的顯示上更優於OLED與LCD,待Micro LED技術成熟後,將有機會成為顯示技術的新主流。因此近年來吸引大批廠商投入發展,在逐步邁入量產的階段,各家廠商除了透過結盟打群架,也持續強化Mini LED厚植技術與市場實力,產業動態好不熱鬧。 而台灣在LCD與LED產業同具雄厚實力,被看好最有條件成功發展Micro LED產業鏈,國內近年也掀起Micro LED發展熱潮;本文將從產業發展現況與巨量轉移技術發展動態,以及生產設備進展等面向,觀察國內廠商投入與發展樣貌,一窺Micro LED產業的「超前部署」。 產業結盟打群架 Mini LED試水溫讓子彈飛 近來許多廠商如三星(Samsung)、LG等皆在展會中發表Micro LED螢幕,也紛紛發布量產計畫,集邦科技研究副總儲于超(圖1)對此表示,現階段市場的大型顯示螢幕價格仍居高不下,因此尚未獲主流消費市場回響,2020年許多廠商傾向於以技術難度較低的Mini LED作為商業化重點,如高階電競螢幕。 圖1 集邦科技研究副總儲于超表示,Mini LED產品的打頭陣,將會是各方決定是否投入Micro LED量產的關鍵指標 另外,許多廠商透過結盟強化技術開發進度,儲于超認為像三星及蘋果(Apple)等品牌大廠,較傾向於獨立發展關鍵技術,建立自身的供應鏈,決定產品規格後再串連上下游供應鏈。至於近期許多廠商結盟的動態,他認為總體而言是好事,但結盟較常見於主力於代工的台廠及中國廠商,因其無法獨立掌握整條供應鏈,如三安與京東方、晶電與利亞德便為實例。 環視各國產業區位,從本質上來看,Mini LED及Micro LED皆屬於競爭替代的技術,因此韓國雖長期傾力發展OLED面板技術,相對壓縮台面板廠生存空間,但也因此在Micro LED技術發展態度上呈現搖擺,難以全力主攻Micro LED技術的研發;日本以索尼(Sony)為主要大廠,但其傾向廠內自行研發,外界較難一窺發展動態;而中國除了以政策扶植搭配大量資金挹注的策略,地方政府及相關廠商雖進一步投入技術研發,並持續進行人力挖角,同時近年內技術專利數量快速上升,但技術層面現階段與台廠仍有落差。至於台廠實力則是結合LED、面板及半導體廠,可組成堅實完整的供應鏈,加上Micro LED技術實力相對領先,很有機會搶占有利位置。 至於外界傳2022及2023年將可能實現Micro LED產品的量產,光電工業協進會(PIDA)分析師林政賢(圖2)則認為,Micro LED技術的決勝關鍵在於消費市場的導入,台廠需盡快掌握市場先機,將技術導向量產。進一步回顧近期消費性市場,由於近幾個月以來武漢肺炎疫情重創全球,除了波及供應鏈零組件供貨進度外,面板消費需求隨著疫情攀升,2020年第一季已重挫15%。因此,消費需求的轉變勢必打擊現階段各國主流面板大廠的士氣。 圖2 光電工業協進會分析師林政賢表示,由於面板需求因疫情消退,台廠應把握機會搶占先機 進一步審視台廠的產業定位,林政賢說,台灣具有紮實的LED技術及跨產業供應鏈,因此看好台廠研發前景。但他指出欲穩健發展的Micro LED技術,必要條件為品牌大廠的拋磚引玉,因其具一定程度的資金與資源,能夠承受技術前期的盈虧浮動,因此台廠的劣勢同時亦體現於代工起家的先天條件,沒有諸如索尼、三星這類大廠可以作為領頭羊。因此,為克服先天劣勢,跨領域產業的整合勢在必行,如工研院於2016年便協同多領域跨國廠商,共組巨量微組裝產業推動聯盟(CIMS),從設備、晶粒、IC、半導體製程著手,期望串聯系統與品牌廠,盼能建置完整產業鏈,為台廠帶來新契機。 轉移流派各有優勢  產品特性/價格為導向 除了需橫向、平台式整合產業鏈外,Micro LED技術障礙尚包含背板材質、PCB基板的高度/平整度、接合(Bonding)、驅動IC設計等問題,其中又以巨量轉移技術為最關鍵的環節。工研院電光系統所副組長方彥翔(圖3)說明,Micro LED的應用可依產品特性及價格需求導向作為分野,因此製程中各巨量轉移技術各具優勢。 圖3 工研院電光系統所副組長方彥翔表示,Micro LED技術所需的良率取決於產品特性及價格需求 但由於各技術流派所能達到的良率及產品所需條件不同,意即高/低解析度產品各有不同良率,如車載螢幕必須能面對潮濕環境條件以及氣候因素,將對其可靠度產生影響。以低解析度產品為例,其良率標準為99.9%,高解析度則須達99.99%,若搭配修補技術,良率將可達到100%。以下則針對巨量轉移相關技術流派延伸探討。 雷射轉移 此技術由於過程中能量較強,因此溫度亦會較高;在升溫的同時其能量亦可能造成原先排列已相當密集的LED晶粒損傷,產品應用解析度為中等。 電磁吸取 採用磁力,利用電磁效應以電力產生磁場,但若要產生磁場的電流需要以高電流通電,對於模組能否承受則是一個關鍵的問題,適合應用於高解析度產品。 流體裝配 以流體作為轉移媒介,但是由於藉由浮力控制,操作存在高難度,因此亦較適合用於低解析度產品。 靜電轉移 為蘋果使用的專利技術,使用靜電力,為巨量轉移技術中能吸取LED晶粒中大小最小的方式,良率也最高,因此適用於高解析度的產品。但若欲產生靜電力的前提,必須要以電壓差產生靜電,因此在晶粒間距非常小的前提下容易被電壓噴飛,因此需克服高電壓的問題。 滾軸轉移 採取類似滾輪的方式滾平,由於需多次反覆執行,除非精密機械加工技術良好,否則其中存在的壓力將較易使晶粒之間的間距不一,而LED需要精密排列,存在較難對準的問題,因此該轉移方式較適合用於低解析度、容忍度較高的產品。以優顯科技為例,執行長陳顯德(圖4)表示,該公司採用的技術是以選擇性雷射剝離技術搭配滾軸轉移技術,適用於大多數的製程,並可彈性決定轉移數量(如1顆或是1,000顆皆可),較不同於現行供應端大廠紛紛致力於開發特殊技術,拉開彼此競爭差距的狀況。 圖4 優顯科技執行長陳顯德表示,台灣需要整合LED廠及TFT廠的「橋樑」 微轉印 其以藍寶石為基板,在目前的巨量轉移技術中,較普遍使用凡德瓦力或是具有黏性且有凹凸結構的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,...
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AI結合研磨拋光機器人 水五金產能更上一層樓

工研院與衛浴廠商和成欣業公司(HCG)合作,日前發表人工智慧(AI)虛實整合系統(Cyber Physical System, CPS)研磨拋光機器人技術與產線,透過導入AI及感測器等技術,讓機器人如擁有視覺、聽覺、觸覺,觸覺感受到的研磨力量,能夠協助水龍頭研磨、拋光、瑕疵檢測一次到位,提升產能與訂單。 工研院機械與機電系統研究所所長胡竹生表示,新一代的人工智慧CPS研磨拋光技術生產線,讓機器人具備視覺/聽覺/力覺,使機器人在輔助產線製作水龍頭時,除了能研磨拋光,還可以進行線上瑕疵檢測,並使水龍頭研磨從6分鐘縮短至3分半鐘,效率提升41%;每日檢測時間從200分鐘縮短至80分鐘,檢測時間節省60%、檢測量提升2.75倍。AI辨識研磨品質的正確率高達93.3%,藉由AI應用協助水五金產業迎向智慧製造,達到快速換/混線、少樣多量、提高產能的目標。 圖 和成、工業局與工研院合作發表首條AI人工智慧CPS研磨拋光機器人技術與產線。來源:工研院 臺灣水五金廠商約三百家,以出口為主供應全球50%以上的水龍頭,每年產值約六百億新臺幣,但複雜外型的水五金較難導入自動化設備,高達9成仍使用人力研磨、1成由機器研磨,加上其工作環境高溫多粉塵、噪音大,以及社會少子化與高齡化的趨勢,傳統產業不易招募新血而人力缺乏。因此,工研院從2016年與和成合作開發CPS研磨拋光機器人來解決水五金產業遭遇的瓶頸,並持續導入AI和聽覺/力量感測器等科技來優化機器人功能,打造品質更佳的水五金。 觀摩會現場也展示最新一代AICPS 研磨拋光技術生產線,不僅可研磨拋光,更解決了水龍頭在成品瑕疵檢測方面,仍需仰賴有經驗的老師傅目視判斷品質,過程耗時費工且不客觀的問題。此技術整合AI演算法、聽覺/力量感測器,讓機器人能自動分類成品的好壞,建立瑕疵檢測的客觀標準,使製程不良率控制在10%內,大幅增進產線檢測品質,有助減輕老師傅的工作負擔和實現彈性製造。 此產線透過架設資料蒐集感測器,可蒐集水龍頭加工資訊、研磨速度和工件尺寸誤差等,並建置製程資料庫,將製程中的各項數據、參數量化與可視化,藉由大數據分析,不僅能強化智慧生產,也有助年輕工作者傳承老師傅的研磨工藝。目前此技術可應用於水五金、金屬工件加工、手工具、鋁壓鑄、航太等產業,輔助研磨、拋光與去毛邊等。
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第二季全球晶圓代工產值年增2成 下半年不確定性仍高

據TrendForce旗下拓墣產業研究院最新調查,2020年第一季晶圓代工訂單未出現大幅度縮減,以及客戶擴大既有產品需求並導入疫情衍生的新興應用,加上2019年同期基期低,全球前十大晶圓代工業者2020年第二季營收年成長逾2成。 台積電受惠5G手機AP、HPC和遠距辦公教學的CPU/GPU需求推升先進製程營收表現,加上成熟製程產品需求穩定,預估第二季營收年成長超過30%。針對華為禁令的影響,考量其他客戶包括超微(AMD)、聯發科(MediaTek)、輝達(NVIDIA)、高通(Qualcomm)等訂單已有規劃,應能減少稼動率下滑幅度。 三星(Samsung)受惠高通7系列中高階5G晶片客戶採用率良好,7奈米的需求狀況保持穩定,CIS、DDIC等則預期5G手機滲透率增加而擴大供給。另外擴充EUV生產線,拓展行動業務以外的應用,預估第二季營收年成長達15.7%。格羅方德(GlobalFoundries)受到車用與運算晶片需求衰退影響,第二季營收年成長幅度可能收窄,預估為6.9%。 聯電受惠驅動IC與疫情帶動相關產品需求上升,助攻第二季營收維持雙位數成長,達23.9%。中芯國際的NOR Flash、eNVM等12吋晶圓,以及PMIC、指紋辨識晶片與部分通用MCU等8吋晶圓需求支撐營收表現,預估第二季年成長達19%,然而華為禁令可能帶來不確定性,恐影響稼動率表現。 在第三梯隊業者部分,高塔半導體(TowerJazz)的RF與矽光收發器產品受惠5G基礎建設與資料中心建置的持續需求,然總量不比消費性產品,對維持高稼動率貢獻有限,另外,雖然CIS需求強勁,但車用產品需求能見度不高,故對第二季整體營收看法保守,年成長1.3%。 力積電主要由CIS需求挹注,包括IP CAM、中低階像素的手機CIS晶片與安防監控相關低階CIS等在中國市場的需求穩健成長,加上2019年同期基期低,預估第二季營收年成長高達7成。世界先進在大尺寸面板DDIC受惠中國客戶需求增加,PMIC部分則由伺服器、資料中心等建置帶動,第二季營收年成長預估為18.9%。 華虹半導體重點放在12吋產能的建置與90奈米產品推廣,包括CIS、eFlash、RF與功率半導體等,產能處於爬升階段。但由於2019年同期基期較高,導致2020年第二季營收預估小幅衰退4.4%。東部高科的DDIC與CIS有來自韓系客戶的大量需求,推升第二季營收年成長4.6%,但判斷此現象屬於預防斷料的庫存準備,後續表現仍須持續追蹤。 拓墣產業研究院指出,在疫情衍生終端應用變化與相關晶片庫存建置等加持下,客戶的投片意願積極,大致上確保主要晶圓代工業者第二季的生產規劃。不過此波拉貨動能仍受限客戶庫存水位調節策略而有放緩可能,加上中美角力影響,加單效應得利的業者不在多數,並不代表整體晶圓代工市場恢復至具長期需求力道支撐的情況,下半年市場變化仍有不小的變數。  
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艾邁斯攜手Senova開發COVID-19定點照護檢測

艾邁斯半導體(ams)和德國的體外診斷醫療設備製造商Senova日前宣布合作,結合運用Senova技術和艾邁斯半導體光譜感測器技術成功完成試驗,可以提高用於COVID-19病毒相關抗體檢測的側向層析檢測的效能和可用性。艾邁斯半導體基於AS7341L光譜感測器專門開發了一款感測器模組,可透過光譜解析讀取側向免疫層析檢測資料。 圖 艾邁斯半導體專門開發感測器模組。來源:艾邁斯半導體 艾邁斯半導體先進光學感測器部門執行副總裁Jennifer Zhao表示:「快速檢測設備能夠透過小巧而強大的光學感測器檢測比色和螢光資訊,支援以低成本對病毒和抗體進行廣泛檢測。我們希望能夠借助這項技術為對抗當前的全球大流行疫情作出貢獻。」 基於此次成功試驗,艾邁斯半導體和Senova建立了合作夥伴關係,將艾邁斯半導體的讀出技術與Senova的側向層析檢測功能結合運用。兩家公司決定共同開發一款基於抗體檢測的一次性電子側向層析檢測設備,以實現對COVID-19病毒的免疫力檢測。該設備採用側向層析檢測技術和光譜感測器,能夠精確、高效地讀出定量檢測資料,提供客觀結果。與現有的PCR檢測方法相比,該檢測套件成本低廉,適合診所和其他定點照護場合應用。 最近的試驗進一步證明了血清蛋白(如C反應蛋白(CRP))定量檢測的可行性,檢測濃度可低至數十pg/ml(皮克/毫升)。這比大多數標準快速檢測讀出設備的檢測靈敏度高10幾倍。如果與COVID-19抗原檢測相結合,還可以為COVID-19早期階段通過唾液和鼻腔拭子樣本進行的COVID-19病毒檢測提供平臺,這將是下一個開發目標。 為了更快地達到生產規模,艾邁斯半導體將與醫療用品製造解決方案提供商Jabil Healthcare合作,將其感測器技術整合到具有藍牙連接功能的大批量全方案(turnkey)模組中。期望能提供正確度高、一次性使用且低成本的設備,協助主管部門、醫療服務提供者和其他護理機構更快地實現急需的定點照護抗體檢測,無需費時將抗體試紙送到遠端實驗室。該設備價格低,可輕鬆連接到智慧手機應用或進行雲端上傳,因此可以將原始光譜資料發送到本地支援藍牙連接的設備(例如智慧手機)讀取。此資料也可進一步傳輸至雲端評估,然後將結果傳回本地藍牙設備,如果使用者需要,還可以將這些廣泛的測試結果資訊納入國家或國際監測系統。對於敏感的使用者資料,將會採取適當的措施予以保護,如資料加密和隱私政策。艾邁斯半導體、Senova和Jabil預計將在2020年9月前量產這款經過醫療產品CE認證的一次性專業檢測套件,並供應專業醫療使用,同時艾邁斯半導體下一步將向家用設備認證邁進。
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韓國退出液晶面板生產 2021年中國業者位居主導地位

液晶面板價格競爭不斷,55吋機種市價在2017年春季為每片220美元,接著五月分價格下滑到106 美元,使得全球面板廠商獲利惡化嚴重。例如韓國大廠樂金顯示器(LGD)從2020年1月至2020年3月合併經營虧損為2.88億美元(2019 年同期為虧損1.1億美元)。 由於中國面板廠擴大產能,促使利潤惡化,韓國兩大面板廠今年宣布退出生產液晶面板,光電協進會王思穎判斷,韓國退出產能將會影響全球液晶面板產量分布比例(圖1)。  圖1 預估 2021 年面板產能各國市佔率。來源:DSCC,PIDA繪製  2021年全球最大面板產能預估為中國,以62%的高佔比領先。2019年中國的液晶面板產能在一年內大幅成長了40%,遠高於全球平均水平的13%,明顯看出中國產能的擴大。根據DSCC報導,2021年全球電視面板需求缺口為6.9%,相較2020年19.8%減少了12.9%。不過繼韓國產線關閉,2022年預估電視用面板供需平衡會降到5%以下,因而出現供不應求的現象(圖2),因此中國面板廠將更有機會主導液晶電視面板市場。 圖2 2019~2024 全球電視用面板供需比。來源:DSCC,PIDA繪製  
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二代摺疊面板再突圍 軟性手機蓋板拼柔軟又耐刮

市場對於手機產品要求之嚴苛,恐怕超出了實驗室所有的應用模擬。從2018年底柔宇(Royole)推出外折的手機「柔派」起,到三星(Samsung)推出Galaxy Fold,折疊手機面板的可靠度一直都受到市場質疑(圖1),導致各大手機廠要不重新設計,要不縮小上市規模,藉以爭取更多的研發時間來改善已經浮現的問題。一年過去了,手機廠在2020年初發表捲土重來的折疊手機,期待以新的概念與新的解決方案,重新為手機市場打開一條血路。 圖1 第一代折疊手機面板可靠度受到市場質疑 軟性OLED顯示技術在2013年三星推出Galaxy Round,以聚醯亞胺(Polyimide, PI)取代玻璃基板以後逐漸成熟,後續推出的Galaxy Edge系列都採用軟性OLED面板。不過,光有軟性顯示面板還不足以建構一個折疊手機顯示螢幕;折疊顯示模組除了面板外,尚包括觸控、圓偏光片(Circular Polarizer)、蓋板(Cover Window)等元件,這些元件都必須要滿足可折疊的功能需求。其中,最大的挑戰還是來自蓋板,蓋板承載著防刮、耐磨、防眩光、抗反射、抗汙等功能。 過去使用玻璃蓋板,這些功能都可以輕易達成,只是玻璃無法達到小曲率半徑折疊要求,因此只能從軟性高分子材料中尋找能達到20萬次以上小半徑撓曲的材料,其中無色聚醯亞胺材料(Colorless Polyimide, CPI)玻璃轉化溫度高,具有動態撓曲(Dynamic Bending)、靜態撓曲(Static Bending)的安定性,符合蓋板材料折疊需求。 然而,CPI材質表面不耐刮,需要再經過表面可撓硬膜塗層來達到防刮的目的。筆者去年即提到,從材料應用的角度來看,符合軟性可折疊、高透光、耐磨刮特性的高分子材料應用,折疊手機面板應用恐怕是第一個,其可靠性有待實際應用的考驗。果不其然,2019年的許多失效案例與模組的蓋板有關,因此,手機廠持續針對蓋板可靠度問題,提出解決方案,期待新產品能有所改善。 2020年,市面上銷售的折疊手機廠商中柔宇沒有推出新機,新加入的摩托羅拉(Motorola)推出貝殼機Razr,巧的是,三星也推出背蓋式的Galaxy Z Flip,有志一同主打輕巧訴求;華為則推出Mate Xs,算是Mate X的小改版,其面板規格整理如表1。 第二代折疊手機在行銷上都特別強調折疊蓋板的先進性,以扭轉市場對手機可靠度不佳的印象。三星宣稱採用先進的超薄玻璃(Ultra Thin Glass, UTG)材質,而華為則強調用了雙層比黃金還貴的CPI,撇開廣告詞句,其實兩者都試圖強調產品在折疊蓋板上有極大的改善,至於改善得如何,則仍然有待市場考驗。 蓋板兼顧柔軟/可折疊/耐刮 技術挑戰大 手機蓋板是手機與外部接觸的部位,承擔影像呈現、觸控訊號輸入與保護面板模組的功能,這些功能所代表的技術需求,包含高光穿透率、低霧度、抗反光、抗眩光、抗汙等光學特性,以及防刮、耐磨、抗衝擊等機械特性;對折疊手機的蓋板來說,必須再加上動態折疊與靜態折疊的可撓特性,也就是說軟性蓋板材料既要硬得可以耐磨刮,又要軟得可以耐折曲,這些互相扞格的特性需求在材料學上是極大的挑戰(圖2)。 圖2 折疊蓋板是手機與外部接觸的部位承擔諸多互相扞格之特性需求 因此玻璃機械強度雖強,但是可撓性(Flexibility)不佳(圖3)。降低玻璃的厚度有助於增加玻璃的可撓性,以康寧(Corning)Willow玻璃為例,厚度50μm就比500μm更能承受彎曲半徑較小的折疊(圖4)。 圖3 施以微小的應變在玻璃上即產生極大的應力 圖4 薄玻璃可以承受較小的彎曲半徑 同樣的道理,在相同的彎曲半徑下,當玻璃變薄時,薄玻璃彎曲破裂的機率比厚玻璃低很多(圖5)。然而,令人沮喪的是,即使玻璃厚度小於100μm,在彎曲到10毫米時,該玻璃材料破裂的機率仍高於50%,這對於折疊手機來說,面臨設計上的挑戰,因為當折疊手機以輕薄為設計訴求時,其折疊半徑要求到5毫米以下,內折時更要求到3毫米以下的工程規格,故折疊蓋板對玻璃材質來說是一個非常大的挑戰。 圖5 不同彎曲半徑,玻璃材料破裂之機率 當全世界玻璃大廠都在努力解決可折疊玻璃之際,面板廠將目光移到了可撓性較佳的高分子材料,長鏈狀高分子結構的彈性變形能力可滿足可撓性的需求。具有高光穿透度、低霧度等良好光學特性的高分子材料很多,如聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate, PET)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer, COP)等,只是這些材料的玻璃轉化溫度(Glass...
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