OLED钞能力有多强?单台蒸镀机售价远超ASML顶级EUV光刻机
2022-08-25 13:18:51
据近日外媒报道称,三星显示将同意以6000亿韩元(折合人民币30.6亿元)的价格采购来自日本ULVAC研发的第8.5代蒸镀机用于建设OLED面板新产线,这个价格比三星显示此前希望的价格5000亿韩元(折合人民币25.5亿元)有所增加,但比ULVAC要求8000亿韩元(折合人民币40.8亿元)要少了很多。
仅管如此,高达折合人民币30.6亿元的OLED第8.5代蒸镀机,价格也超出了半导体界的超明星产品,ASML的顶级EUV光刻机价格。据今年初Gartner分析师Alan Priestley称,英特尔新购买的ASML用于0.55NA下一代EUV光刻机单价将翻番到3亿美元(约合19亿元人民币),这个芯片界认为的高价,在OLED领域也仅约第8.5代蒸镀机的三分之二,可见OLED行业的钞能力有多强。
在半导体领域,全球技术公司联合封锁中国EUV光刻机技术与产品,成为近些年科技脱钩和中国“卡脖子”技术议论的焦点。受相关政策影响,ASML采用超短波EUV光线生成与光路控制技术的先进制程EUV光刻机设备,不能销往以非科技合作协议国家。
EUV光刻机被认为是制造14纳米以下先进制程的最经济光刻机,并不是说传统以微缩光路控制技术的DUV光刻机就是不能生产14纳米以下先进制程的芯片,事实上包括中国内地芯片企业在内的很多芯片代与制造厂商,都已经利用DUV光刻机通过移位光刻制程来生产14纳米以下先进制程的芯片,比如7纳米,甚至5纳米的芯片。
但是移位光刻制程增加了大多的工艺步骤,在芯片代工领域,每增加一道工序就意味着实际生产成本的增加,表现在市场上就是竞争力的下降。并且在5纳米以下再用DUV光刻机来进行加工,基本上已经达到DUV光刻机的物理精度极限,不太可能做出更低线径的线路结构出来。
但业界没有想到,一个精度级别是纳米级芯片数十倍、甚至上百倍的“宏观制造”设备,OLED第8.5代蒸镀机的“单机设备”价格,居然要比工业界最顶尖的“微观制造”设备,顶级EUV光刻机价格还要高出那么多。
事实上,由于OLED蒸镀机的加工工艺特点,此前业界基本上都是采用水平蒸镀技术,以保证OLED蒸镀环节最关键的技术指标,蒸镀发光层的均匀性。
而三星显示与日本ULVAC联合开发的第8.5代蒸镀机,采用的是垂直蒸镀技术,之所以不用水平蒸镀工艺,是因为水平蒸镀工艺无法解决超过6代面板产线半切尺寸后的FMM金属掩模板因重力下垂直,导致蒸镀像素变形甚至蒸镀失败的问题。
而采用垂直蒸镀技术后,FMM金属掩模板在装载模具时,只要很小的磁吸力,配合FMM金属模板与治具的摩擦力就能实现完美的贴附,FMM金属掩模板在受到蒸镀加工的热辐射下,也能通过治具快速导走,不会再因为受热变形和重力变形导致蒸镀像素变形甚至蒸镀失败的问题,设备的机械精度,就是工艺稳定参数的极限。
垂直蒸镀技术一直难以在OLED行业推广的原因,是因为垂直蒸镀技虽然解决了FMM金属模板的重力变形难题,却没有解决OLED蒸镀均匀性的难题。OLED蒸镀过程中挥发出来的发光材料,在从水平蒸发室搬运到垂直蒸镀室时,要有比水平蒸镀更高的温度,以防搬运过程中自冷凝失效,而更高的温度也则有可能让OLED发光材料的一些物理性能发生改变,导致发光效率下降以及可发光物变质,让产品的显示均匀性与显示可靠性指标数据剧烈下降,达不到量产化工艺要求。
所以此前除了美国设备供应商与JDI有联合开发过少量的相关低世代OLED产线设备外,业界基本上不敢尝试垂直蒸镀设备,因为即便是采用水平蒸度设备,很多OLED生产企业都要通过5到10年的量产实践才能解决OLED制造最大的难题,显示均匀性与显示可靠性难题。三星显示是行业最早解决OLED蒸镀显示均匀性和显示可靠性的生产制造企业,这一次与日本ULVAC合作研发垂直蒸镀设备,三星显示提供了其定制的发光材料和自己的量产工艺数据包,而日本ULVAC则贡献出了其OLED发光材料持续蒸镀稳定技术,至于三星显示和ULVAC是如何解决其发光物的蒸发气体远距离搬运技术难题,则由于双方合作的排它性,到目前为止并没有对外公开相关原理与技术。
不过三星显示和日本ULVAC如果真正联合攻关垂直蒸镀技术成功,则双方无凝又可以在中大尺寸OLED的IT和电视面板领域的生产成本上,领先业界5到10年。
而此前主要提供行业水平蒸镀设备的日本Canon Tokki,目前最先进的设备也只能实现第6代产线半切工艺,其产能只有三星显示和日本ULVAC联合开发的第8.5代产线全切工艺的八分之一左右,如果以其一台设备价格也高达约7亿人民币的第6代产线半切工艺蒸镀设备建设单机产线来计算,与第8.5代全切工艺的单台设备投资价格也相差了(7亿人民币X8倍)-30.6亿人民币=约25亿人民币,而一条第8.5代OLED产线,基本上会配置两台第8.5代全切工艺蒸镀机来平衡生产节拍,相当于同样产能第6代产线半切工艺蒸镀设备要配置约16台。
不过由于三星显示与日本ULVAC的合作的排它性,日本ULVAC目前也只有三星显示的两台第8.5代蒸镀机订单。而且由于苹果对于垂直蒸镀技术的成熟度有待观察,目前三星显示也只能拿第8.5代蒸镀机来生产自己集团内需要的产品和非苹果阵营销售的产品,而苹果仍然要求其OLED面板供应商继续采用日本Canon Tokki的第6代半切水平蒸镀机来建设第8.5代OLED面板产线,以供苹果未来推出OLED iPadMac电脑产能配套。
所以现在供应第6代产线半切工艺蒸镀设备的日本Canon Tokki仍是OLED行业最亮眼的设备厂商,因为其年能仍然维持在10台左右的水平,也就是说未来五到十年,日本Canon Tokki的产能仍处在供不应求状态。
不过对于整个显示行业来讲,三星显示与日本ULVAC联合开发的第8.5代产线全切工艺蒸镀设备成功的意义十分重大,从某种层面上来讲,如果能通过这个工艺彻底解决困扰行业十多年的蒸镀品质与成本难题,则意味着OLED的最明显的短板将被补齐,OLED在中高端产品领域快速蚕食LCD显示技术的日期会提前到来。(来源:潮电显示与触摸)