加碼黑科技 | 2016年

發布時間:

2020-02-22

瀏覽量:

0

在半導體顯示行業扎下根后,TCL華星終于可以自豪地說,她實現了自己的“初心”——幫助中國彩電廠商從“缺芯少屏”的困局中解脫了出來。但令人尷尬的是,隨著“一屏難求”的局面不復存在,一臺55英寸彩電從多年前的近萬元,降到了兩千元不到的低價,屏價也跟著一落千丈。

解脫了彩電廠,可面對激烈的市場競爭和沉重的資產負擔,面板廠自己該怎么辦?半導體顯示行業的未來在哪里?

?


聚華動工:開啟“印刷顯示”時代


2016年初,TCL華星一年一度的全球經理人大會選在了“大寒”這天舉行,寓意行業面臨“寒冬”。TCL華星CEO金旴植在公司《新年獻詞》中說:“面板行業進入冬天不可怕,可怕的是沒有準備。企業競爭就好比沖浪,卓越的企業不會在一個浪頭上待太久,他們永遠在尋找下一波浪頭?!?/span>

人無遠慮必有近憂,對投資動輒百億計的面板行業而言,更是如此。事實上,在液晶面板進入下行趨勢的同時,顯示巨頭們都已著手尋找液晶面板之后的下一個戰場。LG和三星分別在大小OLED屏上發力,大量削減在液晶面板上的產能,經過幾年努力,分別占據了各自領域幾乎全部的市場份額。國企京東方依靠背后強大的資源支持,在疊屏、白光OLED、打印OLED、Mini-LED等技術方向上四面出擊,不放過任何一種可能。而民企出身的TCL華星量入為出,在經歷超過三年的思索后,終于為自己確定了下一步技術發展的方向。

2016年9月的一天,在廣州市高科技產業的孵化基地——廣州科學城的一片工地上,幾臺打樁機在“隆隆”的鼓點聲中同時砸下了第一錘。這里開建的是廣東聚華印刷顯示技術有限公司(以下簡稱“聚華”)研發大樓。當時還沒有人知道,兩年后,顯示領域唯一一個國家級制造業創新中心——國家印刷及柔性顯示創新中心就要在這里掛牌創建,而它的牽頭人正是TCL華星。


加碼黑科技 | 2016年加碼黑科技 | 2016年加碼黑科技 | 2016年

2018年1月9日,國家印刷及柔性顯示創新中心啟動建設



對普通消費者而言,“印刷顯示”是個陌生的詞匯,國家為什么會把顯示行業唯一一個制造業創新中心的名額給了印刷顯示?這就要從顯示行業的發展歷程說起。從上世紀20年代第一臺電視機被發明出來,顯示行業就被發達國家把持,先是歐美獨領風騷,到了上世紀末,日韓這兩大亞洲強國接過接力棒。而中國作為制造大國,在顯示領域卻一路仰國際巨頭鼻息。隨著行業向著大尺寸及柔性顯示方向發展,業內普遍認為,印刷顯示將成為未來顯示技術的主流。因為相對目前業內廣泛采用的蒸鍍工藝,印刷工藝有三大優勢:一是能實現卷曲制造,這使得印刷出來的屏幕在理論上可以沒有尺寸和形態上的拘束;二是制造工序比蒸鍍工藝大大簡化,可大幅提高產品良率;三是無需真空環境,使用低溫技術,制造過程中能耗降低,可減少碳排放。而在印刷顯示這個新戰場,各國暫時還不分伯仲,這意味著,中國企業完全有可能憑著市場和資本的優勢,以及在顯示技術方面的積淀和創新,在這輪新的顯示技術競賽中脫穎而出,一圓行業領頭羊的夢想。

由于是行業共性工藝技術,投入大、周期長、風險也高,一家公司難以承擔。TCL華星陸續將天馬微電子、中電熊貓、華南理工大學、華中科技大學、福州大學、中國科學院福建物構所等國內涉足顯示行業的主要企業、高校和科研機構拉入“朋友圈”,共同發起成立了印刷顯示公共研發平臺——廣東聚華,力同出,利共享。這是中國顯示行業第一次以資本為紐帶,形成的企業法人實體公共平臺。一開始,部分股東企業有所顧慮,如中電熊貓,作為一家央企,其駐地不在廣東,卻到廣東跟民營企業一起做項目,這有?!俺@怼?,跟它的駐地江蘇省也難以“交代”。但當大家坐下來,真正以行業未來為出發點進行討論后,狹隘的“出身論”逐漸消弭,大家達成了一致意見:成立聚華不是一家企業的事,也不是一個省的事,它事關國家、事關行業、事關未來。

廣州市和黃埔開發區政府對聚華項目大開綠燈,工程建設和許可證辦理被默許同時進行。聚華大樓不同于普通的建筑,由于落成后要布置中試線和高端實驗室,內置極其精密的設備和儀器,大樓在建造上要考慮的因素也格外多。以抗震性為例,為保證中試線設備的抗震能力,必須在5000多平方米的地基上打下600多根樁,這是同層數普通建筑樁數的4倍。為了保障施工質量,大樓的施工方從最初指定的TCL下屬建設公司改為一家國字頭企業。為此,那家子公司還向集團高層表達了不滿。國字頭企業不負眾望,在不到九個月的時間里就實現了大樓封頂。緊跟著四個月,聚華團隊就聯合設備商完成了產線組裝。布置好產線不到三個月,即2018年3月,聚華就打印出一塊31英寸OLED 2K屏,接著還陸續打出一塊4K屏和一塊400ppi的5吋屏,后者由聚華和天馬微電子一起研發而成,是全球用印刷方式做成的分辨率最高的顯示屏。2019年1月,在當年的美國CES展(國際消費類電子產品展覽會)上,聚華和TCL華星聯合推出了一塊31吋H-QLED屏,這是全球首款結合量子點與OLED雙重優勢的噴墨打印顯示器。

聚華生產線上流出的創新成果得來不易。除了遇到檢修,聚華的產線一啟動就要一直轉下去,否則就意味著幾十萬甚至幾百萬元的損失。為了趕項目,股東和其他客戶的工程師以“血肉之軀”追著這些“鐵疙瘩”跑。大家排隊上線,輪到半夜的就半夜來。有的崗位人才替代性小,一個人連續干24小時的都有。聚華創始團隊一開始都是深圳廣州兩地跑,現在有的人已經在廣州安家,有的仍與愛人做著“周末夫妻”甚至“月度夫妻”。

2019年5月,工信部部長苗圩首次考察聚華。在深入了解其運作模式和研發成果后,他稱贊聚華是最符合創新中心定義的創新中心。聚華的設立條件,如“要成立實體來運作,不搞聯盟等松散型組織”,“發起方要包含本行業大部分龍頭企業”,“必須以解決行業關鍵共性問題為目標”等,還被吸收進創新中心的評定標準里。

?


材料突圍:謀求產業鏈上游話語權


在新型顯示領域,工藝和材料是一對形影不離的兄弟,只有既專工藝又謀材料的企業,才能成為顯示行業的集大成者,獲得真正的發展主動權。在聚華大樓動工的同時,TCL另兩支負責顯示材料攻關的團隊已展開行動。

TCL華星全資子公司——華睿光電,彼時已經運營兩年,其任務是研發蒸鍍及打印用的OLED顯示材料。隨著手機廠商大量使用OLED屏及三星獨占中小尺寸AMOLED面板九成多市場份額,越來越多的中國廠商嗅出機會,紛紛投資OLED面板線,OLED材料消耗量也水漲船高。國內并不是完全沒有生產OLED材料的公司,但絕大多數都“借用”了別人的知識產權,其產品主要供新投產的OLED線爬坡用。這些產線一旦進入真正的量產階段,為了避免墮入知識產權陷阱,就必須向國際材料廠商采購正規合法但貴得多的顯示材料。為了開拓OLED材料這個大市場,華睿一開始就沖著自主知識產權去了。其首任總經理潘君友曾擔任德國默克集團實驗室主任,擁有豐富的有機半導體材料及器件領域科研經驗。他時明確表示:華睿的材料不但要供給母公司TCL華星,還要賣給國內乃至國際面板巨頭。華睿成立后,潘君友帶著十多名博士生,陸續開發出三種性能頗佳且具有自主知識產權的材料,其中綠光主體(一種對顯示材料功能的分類,下同)和紅光客體的壽命都比市場上已有的OLED材料長,藍光材料的效率和壽命也達到了世界領先。短短數年,華睿在OLED發光材料方面積累了上百個關鍵專利,同時也申請了國際PCT專利,以便未來在國際市場上銷售。

另外一支團隊是TCL工業研究院的量子點材料開發團隊,其負責人錢磊曾是美國佛羅里達大學材料專業博士后,他在美期間開發了一種新型量子點電致發光二極管器件結構,并在學校的幫助下創辦公司,致力于將QLED顯示技術推向市場。2015年加入TCL集團工業研究院后,他參與組建了QLED材料與器件研究團隊,從事QLED產業化生產的關鍵技術研發。幾年內該團隊規模從最初的6人增加至近百人,在量子點電致發光材料開發上陸續實現了多項關鍵性突破。

一是藍光量子點材料的效率。藍光是發光材料里最難攻克的基礎色光,它的光子能量最高,要激發它需要的能量和驅動電壓都比較大,對材料的要求也最高。經過兩年多的努力,研發人員把藍光的外量子效率做到了可量產水平,彌補了行業空白;二是紅綠兩色材料的壽命。全球范圍內的科研人員開發QLED材料近20年,還沒有人能把穩定性做到產業化的水平。TCL第一個實現了紅綠量子點材料從實驗室向產業化的跨越。他們將延長紅色材料壽命的原理發表在英國《自然》系列雜志上,引起了業內不小的震動;三是印刷工藝的突破。一般實驗室內的材料都是用旋涂法進行開發評估的,但要作為可量產的打印材料,一定要保證能被定點噴涂。TCL研究人員開發的打印器件,性能已基本接近旋涂法的水平,這是往工業化邁進的重要一步。

TCL在顯示材料開發上的飛速進展與聚華平臺的作用息息相關。TCL集團CTO、TCL華星首席科學家閆曉林說:“如果沒有聚華這個平臺,新材料效果如何,試都沒地方試?!本廴A這個“制造業創新中心”沒有辜負當初人們寄予它的希望。

?


華星“智”造:引領行業智能制造潮流


2015年5月,國務院印發了我國實施制造強國戰略第一個十年行動綱領“中國制造2025”。緊跟著的2016年,TCL華星就成為平板顯示行業首家獲得工信部頒發的國家智能制造試點示范項目的企業。TCL華星在智能制造方面獲得國家認可,與TCL創始人、董事長李東生對提升工業能力的重視息息相關。TCL華星高級副總裁陳盛中當年負責TCL華星的兩條8.5代線——t1和t2,李東生告訴陳盛中,要以工廠為起點提高TCL華星智能制造水平。陳盛中領命后,找來了IT人員、工廠主管和負責生產計劃的人員?!拔屹I了一些關于智能制造的書給他們,叫他們先讀一讀,然后再分享、討論、總結,梳理接下來我們要做的工作?!苯刂?016年底,TCL華星總結出了2017年智能制造十大關鍵項目,利用這十大關鍵項目先做智能制造試點。這些項目涉及生產計劃制定、自動排程、動力技術節能、良率爬坡等。為了更好地推動這些項目完成,在公司人力資源中心的支持下,TCL華星成立了智能制造推進處。推進處除了要實施跟進上述具體項目以外,還要規劃未來智能制造的戰略目標。TCL華星對標臺積電、三星和LG,規劃了一項五年戰略,即五年內實現“三化四步走”。所謂“三化”,即“自動化、數據化、智能化”?!八牟阶摺奔聪M?016-2017年打造完善的自動化和數字化設備,實現制造過程中的實時數據收集與分析;2017-2019年完成工業物聯網布局及建設,實現設備之間的互相監控及自動控制;同期,拓展大數據的運用和分析,實現基于大數據的智能分析決策,為公司生產及經營管理提供智慧決策意見;2020年,TCL華星智能制造更上一臺階,靈活利用AI技術,實現企業生產經營的自感知、自學習、自決策、自執行和自適應。

智能制造說起來容易,要真正貫徹落實卻沒有那么簡單,因為思維沒有轉變。陳盛中認為,智能制造要落到實處,其關鍵點不在技術本身?!?017年雖然我們持續推進十大關鍵項目,但是我們發現有些項目根本做不起來,不是因為我們缺少相關技術,而是因為我們的思維還是舊的,感知器、儲存器、算法等等技術,項目主管了解卻不知道怎么去更好地應用?!?/span>

于是,智能制造推進處明確了最底層的任務,即推行智能制造的管理理念,改變廠長、部長的思維方式。在陳盛中的領導下,t1、t2相關負責人從“改造自己”開始,拋棄過往的思維定式,調整分析問題的方式,在新技術的支持下,把時間和精力花在建立模型與收集數據上?!坝行┕緸榱藢崿F智能制造,花錢不少,卻不成功。他們很多依靠IT部門來主導智能制造建設,但在TCL華星,我們的智能制造卻是業務端主導?!盜T部門雖然熟悉技術,但不了解業務,業務如果沒辦法提出需求,講不清自己的痛點,IT也愛莫能助。簡而言之,一套真正扎根于業務的系統才能支撐得起工業4.0的宏大藍圖。陳盛中說,TCL華星的做法贏得了微軟、IBM、英特爾、麥肯錫等國際化咨詢大公司的贊同。

2016年被公認為是TCL華星智能制造發展元年,這一年后,智能制造像一棵大樹開始在TCL華星扎下根,其根系聯通了t1、t2等已有產線,以及后續的新產線?!叭牟阶摺钡奈迥暌巹澯袟l不紊地從藍圖變成了現實。

在自動化方面,TCL華星通過結合實際需求和行業經驗,與全球最頂尖的信息技術企業合作,逐步建立起全面的計算機集成制造生產體系,包括制造執行系統(MES),自動化控制(BC),自動化搬送系統(DSP),報表系統(RPT),中央監控系統(CFM)等系統。通過數字化工廠管理,最終實現了集約化生產管理的目標,逐步探索出一條以“互聯網+”為核心的智能制造發展路線。自動化生產設備占企業總生產設備95%以上,自動化車間由數千臺機器人和數十萬個傳感器組成,它們成為了TCL華星智能工廠的基礎。近年來,TCL華星通過物聯網技術,實現了數據的自動獲取、自動上報、自動記錄,減少了80% 現場點檢人力,大大提升時效性;運用數據分析工具,減少了異常導致制造設備宕機風險,提升了工廠自動化程度。

數據化方面,TCL華星從建廠至今,每天都源源不斷地產生和收集海量的數據。每天高達1.8TB的數據量,給生產管理帶來了巨大的幫助,與傳統制造企業相比,極大地提升了運營效率。自2017年開始,TCL華星智慧工廠已廣泛應用物聯網技術,數萬個物聯網點位實時解決了人、機、料、法、環的通信與協調。物聯網采集的數據通過大數據平臺分析建模,為虛擬量測、設備監控等智能AI應用提供了數據支持,發揮海量數據的巨大價值。作為行業內在智能制造推廣和創新上首批“吃螃蟹”的面板企業,TCL華星在數據化的應用上也嘗到了不少甜頭,比如生產良率創造出歷史高峰,生產制造中解決問題的速度提升了10倍以上等。

智能化方面,TCL華星一直在努力打造智慧工廠,并采用創新技術優化流程,以持續向客戶提供最優質的產品,實現更快捷、更高效的運營。2016年11月30日,TCL華星投資465億元,開工建設全球最高世代11代TFT-LCD及AMOLED新型顯示器件生產線(t6項目)。在t6項目建設中,TCL華星引入BIM和數字雙胞胎技術。通過對工廠進行虛擬仿真、識別干涉、優化動線,BIM幫助縮短建廠周期2.5個月,節省建設費用1.1億。此外,TCL華星已在深圳惠州廠區全面導入AI攔截平臺,實現對設備生產參數及產品品質、良率全方位的智能監控。2017年TCL華星導入的基于AI算法的ADC視覺檢測系統,猶如給工業裝上了眼睛和大腦。作為國內面板業缺陷判別的首例人工智能落地項目,ADC對工廠生產的高效運行有著巨大的推進作用,也標志著TCL華星在智能制造領域走在了行業的前端。

毋庸置疑,“華星速度”是TCL華星快速發展的一個標簽,而它的迅猛發展,離不開企業內部先進的智能化操作和管理系統。TCL華星自主開發建成了BI內部管理系統。作為企業的“中樞大腦”,BI系統每天要處理百G級別的生產數據,并通過對數據進行匯總、分析和管理,將生產、良率、庫存、品質、銷售等方面的信息準確并集中可視化地呈現在戰情室的24塊屏幕上?!皵祿占R形成——智慧行動”成為了TCL華星決策形成的重要路徑。得益于柔性智造體系的驅動,TCL華星在智能制造方面取得了豐碩的實踐成果:創造直接效益大于5億元/年;人均產出較以往提升了15%;品質異常下降了80%;產品交貨周期縮短10%。