品牌故事
TCL华星光电技术有限公司
加码黑科技 | 2016年

发布时间:

2020-02-22

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在半导体显示行业扎下根后,TCL华星终于可以自豪地说,她实现了自己的“初心”——帮助中国彩电厂商从“缺芯少屏”的困局中解脱了出来。但令人尴尬的是,随着“一屏难求”的局面不复存在,一台55英寸彩电从多年前的近万元,降到了两千元不到的低价,屏价也跟着一落千丈。

解脱了彩电厂,可面对激烈的市场竞争和沉重的资产负担,面板厂自己该怎么办?半导体显示行业的未来在哪里?

 


聚华动工:开启“印刷显示”时代


2016年初,TCL华星一年一度的全球经理人大会选在了“大寒”这天举行,寓意行业面临“寒冬”。TCL华星CEO金旴植在公司《新年献词》中说:“面板行业进入冬天不可怕,可怕的是没有准备。企业竞争就好比冲浪,卓越的企业不会在一个浪头上待太久,他们永远在寻找下一波浪头。”

人无远虑必有近忧,对投资动辄百亿计的面板行业而言,更是如此。事实上,在液晶面板进入下行趋势的同时,显示巨头们都已着手寻找液晶面板之后的下一个战场。LG和三星分别在大小OLED屏上发力,大量削减在液晶面板上的产能,经过几年努力,分别占据了各自领域几乎全部的市场份额。国企京东方依靠背后强大的资源支持,在叠屏、白光OLED、打印OLED、Mini-LED等技术方向上四面出击,不放过任何一种可能。而民企出身的TCL华星量入为出,在经历超过三年的思索后,终于为自己确定了下一步技术发展的方向。

2016年9月的一天,在广州市高科技产业的孵化基地——广州科学城的一片工地上,几台打桩机在“隆隆”的鼓点声中同时砸下了第一锤。这里开建的是广东聚华印刷显示技术有限公司(以下简称“聚华”)研发大楼。当时还没有人知道,两年后,显示领域唯一一个国家级制造业创新中心——国家印刷及柔性显示创新中心就要在这里挂牌创建,而它的牵头人正是TCL华星。


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2018年1月9日,国家印刷及柔性显示创新中心启动建设



对普通消费者而言,“印刷显示”是个陌生的词汇,国家为什么会把显示行业唯一一个制造业创新中心的名额给了印刷显示?这就要从显示行业的发展历程说起。从上世纪20年代第一台电视机被发明出来,显示行业就被发达国家把持,先是欧美独领风骚,到了上世纪末,日韩这两大亚洲强国接过接力棒。而中国作为制造大国,在显示领域却一路仰国际巨头鼻息。随着行业向着大尺寸及柔性显示方向发展,业内普遍认为,印刷显示将成为未来显示技术的主流。因为相对目前业内广泛采用的蒸镀工艺,印刷工艺有三大优势:一是能实现卷曲制造,这使得印刷出来的屏幕在理论上可以没有尺寸和形态上的拘束;二是制造工序比蒸镀工艺大大简化,可大幅提高产品良率;三是无需真空环境,使用低温技术,制造过程中能耗降低,可减少碳排放。而在印刷显示这个新战场,各国暂时还不分伯仲,这意味着,中国企业完全有可能凭着市场和资本的优势,以及在显示技术方面的积淀和创新,在这轮新的显示技术竞赛中脱颖而出,一圆行业领头羊的梦想。

由于是行业共性工艺技术,投入大、周期长、风险也高,一家公司难以承担。TCL华星陆续将天马微电子、中电熊猫、华南理工大学、华中科技大学、福州大学、中国科学院福建物构所等国内涉足显示行业的主要企业、高校和科研机构拉入“朋友圈”,共同发起成立了印刷显示公共研发平台——广东聚华,力同出,利共享。这是中国显示行业第一次以资本为纽带,形成的企业法人实体公共平台。一开始,部分股东企业有所顾虑,如中电熊猫,作为一家央企,其驻地不在广东,却到广东跟民营企业一起做项目,这有悖“常理”,跟它的驻地江苏省也难以“交代”。但当大家坐下来,真正以行业未来为出发点进行讨论后,狭隘的“出身论”逐渐消弭,大家达成了一致意见:成立聚华不是一家企业的事,也不是一个省的事,它事关国家、事关行业、事关未来。

广州市和黄埔开发区政府对聚华项目大开绿灯,工程建设和许可证办理被默许同时进行。聚华大楼不同于普通的建筑,由于落成后要布置中试线和高端实验室,内置极其精密的设备和仪器,大楼在建造上要考虑的因素也格外多。以抗震性为例,为保证中试线设备的抗震能力,必须在5000多平方米的地基上打下600多根桩,这是同层数普通建筑桩数的4倍。为了保障施工质量,大楼的施工方从最初指定的TCL下属建设公司改为一家国字头企业。为此,那家子公司还向集团高层表达了不满。国字头企业不负众望,在不到九个月的时间里就实现了大楼封顶。紧跟着四个月,聚华团队就联合设备商完成了产线组装。布置好产线不到三个月,即2018年3月,聚华就打印出一块31英寸OLED 2K屏,接着还陆续打出一块4K屏和一块400ppi的5吋屏,后者由聚华和天马微电子一起研发而成,是全球用印刷方式做成的分辨率最高的显示屏。2019年1月,在当年的美国CES展(国际消费类电子产品展览会)上,聚华和TCL华星联合推出了一块31吋H-QLED屏,这是全球首款结合量子点与OLED双重优势的喷墨打印显示器。

聚华生产线上流出的创新成果得来不易。除了遇到检修,聚华的产线一启动就要一直转下去,否则就意味着几十万甚至几百万元的损失。为了赶项目,股东和其他客户的工程师以“血肉之躯”追着这些“铁疙瘩”跑。大家排队上线,轮到半夜的就半夜来。有的岗位人才替代性小,一个人连续干24小时的都有。聚华创始团队一开始都是深圳广州两地跑,现在有的人已经在广州安家,有的仍与爱人做着“周末夫妻”甚至“月度夫妻”。

2019年5月,工信部部长苗圩首次考察聚华。在深入了解其运作模式和研发成果后,他称赞聚华是最符合创新中心定义的创新中心。聚华的设立条件,如“要成立实体来运作,不搞联盟等松散型组织”,“发起方要包含本行业大部分龙头企业”,“必须以解决行业关键共性问题为目标”等,还被吸收进创新中心的评定标准里。

 


材料突围:谋求产业链上游话语权


在新型显示领域,工艺和材料是一对形影不离的兄弟,只有既专工艺又谋材料的企业,才能成为显示行业的集大成者,获得真正的发展主动权。在聚华大楼动工的同时,TCL另两支负责显示材料攻关的团队已展开行动。

TCL华星全资子公司——华睿光电,彼时已经运营两年,其任务是研发蒸镀及打印用的OLED显示材料。随着手机厂商大量使用OLED屏及三星独占中小尺寸AMOLED面板九成多市场份额,越来越多的中国厂商嗅出机会,纷纷投资OLED面板线,OLED材料消耗量也水涨船高。国内并不是完全没有生产OLED材料的公司,但绝大多数都“借用”了别人的知识产权,其产品主要供新投产的OLED线爬坡用。这些产线一旦进入真正的量产阶段,为了避免堕入知识产权陷阱,就必须向国际材料厂商采购正规合法但贵得多的显示材料。为了开拓OLED材料这个大市场,华睿一开始就冲着自主知识产权去了。其首任总经理潘君友曾担任德国默克集团实验室主任,拥有丰富的有机半导体材料及器件领域科研经验。他时明确表示:华睿的材料不但要供给母公司TCL华星,还要卖给国内乃至国际面板巨头。华睿成立后,潘君友带着十多名博士生,陆续开发出三种性能颇佳且具有自主知识产权的材料,其中绿光主体(一种对显示材料功能的分类,下同)和红光客体的寿命都比市场上已有的OLED材料长,蓝光材料的效率和寿命也达到了世界领先。短短数年,华睿在OLED发光材料方面积累了上百个关键专利,同时也申请了国际PCT专利,以便未来在国际市场上销售。

另外一支团队是TCL工业研究院的量子点材料开发团队,其负责人钱磊曾是美国佛罗里达大学材料专业博士后,他在美期间开发了一种新型量子点电致发光二极管器件结构,并在学校的帮助下创办公司,致力于将QLED显示技术推向市场。2015年加入TCL集团工业研究院后,他参与组建了QLED材料与器件研究团队,从事QLED产业化生产的关键技术研发。几年内该团队规模从最初的6人增加至近百人,在量子点电致发光材料开发上陆续实现了多项关键性突破。

一是蓝光量子点材料的效率。蓝光是发光材料里最难攻克的基础色光,它的光子能量最高,要激发它需要的能量和驱动电压都比较大,对材料的要求也最高。经过两年多的努力,研发人员把蓝光的外量子效率做到了可量产水平,弥补了行业空白;二是红绿两色材料的寿命。全球范围内的科研人员开发QLED材料近20年,还没有人能把稳定性做到产业化的水平。TCL第一个实现了红绿量子点材料从实验室向产业化的跨越。他们将延长红色材料寿命的原理发表在英国《自然》系列杂志上,引起了业内不小的震动;三是印刷工艺的突破。一般实验室内的材料都是用旋涂法进行开发评估的,但要作为可量产的打印材料,一定要保证能被定点喷涂。TCL研究人员开发的打印器件,性能已基本接近旋涂法的水平,这是往工业化迈进的重要一步。

TCL在显示材料开发上的飞速进展与聚华平台的作用息息相关。TCL集团CTO、TCL华星首席科学家闫晓林说:“如果没有聚华这个平台,新材料效果如何,试都没地方试。”聚华这个“制造业创新中心”没有辜负当初人们寄予它的希望。

 


华星“智”造:引领行业智能制造潮流


2015年5月,国务院印发了我国实施制造强国战略第一个十年行动纲领“中国制造2025”。紧跟着的2016年,TCL华星就成为平板显示行业首家获得工信部颁发的国家智能制造试点示范项目的企业。TCL华星在智能制造方面获得国家认可,与TCL创始人、董事长李东生对提升工业能力的重视息息相关。TCL华星高级副总裁陈盛中当年负责TCL华星的两条8.5代线——t1和t2,李东生告诉陈盛中,要以工厂为起点提高TCL华星智能制造水平。陈盛中领命后,找来了IT人员、工厂主管和负责生产计划的人员。“我买了一些关于智能制造的书给他们,叫他们先读一读,然后再分享、讨论、总结,梳理接下来我们要做的工作。”截至2016年底,TCL华星总结出了2017年智能制造十大关键项目,利用这十大关键项目先做智能制造试点。这些项目涉及生产计划制定、自动排程、动力技术节能、良率爬坡等。为了更好地推动这些项目完成,在公司人力资源中心的支持下,TCL华星成立了智能制造推进处。推进处除了要实施跟进上述具体项目以外,还要规划未来智能制造的战略目标。TCL华星对标台积电、三星和LG,规划了一项五年战略,即五年内实现“三化四步走”。所谓“三化”,即“自动化、数据化、智能化”。“四步走”即希望在2016-2017年打造完善的自动化和数字化设备,实现制造过程中的实时数据收集与分析;2017-2019年完成工业物联网布局及建设,实现设备之间的互相监控及自动控制;同期,拓展大数据的运用和分析,实现基于大数据的智能分析决策,为公司生产及经营管理提供智慧决策意见;2020年,TCL华星智能制造更上一台阶,灵活利用AI技术,实现企业生产经营的自感知、自学习、自决策、自执行和自适应。

智能制造说起来容易,要真正贯彻落实却没有那么简单,因为思维没有转变。陈盛中认为,智能制造要落到实处,其关键点不在技术本身。“2017年虽然我们持续推进十大关键项目,但是我们发现有些项目根本做不起来,不是因为我们缺少相关技术,而是因为我们的思维还是旧的,感知器、储存器、算法等等技术,项目主管了解却不知道怎么去更好地应用。”

于是,智能制造推进处明确了最底层的任务,即推行智能制造的管理理念,改变厂长、部长的思维方式。在陈盛中的领导下,t1、t2相关负责人从“改造自己”开始,抛弃过往的思维定式,调整分析问题的方式,在新技术的支持下,把时间和精力花在建立模型与收集数据上。“有些公司为了实现智能制造,花钱不少,却不成功。他们很多依靠IT部门来主导智能制造建设,但在TCL华星,我们的智能制造却是业务端主导。”IT部门虽然熟悉技术,但不了解业务,业务如果没办法提出需求,讲不清自己的痛点,IT也爱莫能助。简而言之,一套真正扎根于业务的系统才能支撑得起工业4.0的宏大蓝图。陈盛中说,TCL华星的做法赢得了微软、IBM、英特尔、麦肯锡等国际化咨询大公司的赞同。

2016年被公认为是TCL华星智能制造发展元年,这一年后,智能制造像一棵大树开始在TCL华星扎下根,其根系联通了t1、t2等已有产线,以及后续的新产线。“三化四步走”的五年规划有条不紊地从蓝图变成了现实。

在自动化方面,TCL华星通过结合实际需求和行业经验,与全球最顶尖的信息技术企业合作,逐步建立起全面的计算机集成制造生产体系,包括制造执行系统(MES),自动化控制(BC),自动化搬送系统(DSP),报表系统(RPT),中央监控系统(CFM)等系统。通过数字化工厂管理,最终实现了集约化生产管理的目标,逐步探索出一条以“互联网+”为核心的智能制造发展路线。自动化生产设备占企业总生产设备95%以上,自动化车间由数千台机器人和数十万个传感器组成,它们成为了TCL华星智能工厂的基础。近年来,TCL华星通过物联网技术,实现了数据的自动获取、自动上报、自动记录,减少了80% 现场点检人力,大大提升时效性;运用数据分析工具,减少了异常导致制造设备宕机风险,提升了工厂自动化程度。

数据化方面,TCL华星从建厂至今,每天都源源不断地产生和收集海量的数据。每天高达1.8TB的数据量,给生产管理带来了巨大的帮助,与传统制造企业相比,极大地提升了运营效率。自2017年开始,TCL华星智慧工厂已广泛应用物联网技术,数万个物联网点位实时解决了人、机、料、法、环的通信与协调。物联网采集的数据通过大数据平台分析建模,为虚拟量测、设备监控等智能AI应用提供了数据支持,发挥海量数据的巨大价值。作为行业内在智能制造推广和创新上首批“吃螃蟹”的面板企业,TCL华星在数据化的应用上也尝到了不少甜头,比如生产良率创造出历史高峰,生产制造中解决问题的速度提升了10倍以上等。

智能化方面,TCL华星一直在努力打造智慧工厂,并采用创新技术优化流程,以持续向客户提供最优质的产品,实现更快捷、更高效的运营。2016年11月30日,TCL华星投资465亿元,开工建设全球最高世代11代TFT-LCD及AMOLED新型显示器件生产线(t6项目)。在t6项目建设中,TCL华星引入BIM和数字双胞胎技术。通过对工厂进行虚拟仿真、识别干涉、优化动线,BIM帮助缩短建厂周期2.5个月,节省建设费用1.1亿。此外,TCL华星已在深圳惠州厂区全面导入AI拦截平台,实现对设备生产参数及产品品质、良率全方位的智能监控。2017年TCL华星导入的基于AI算法的ADC视觉检测系统,犹如给工业装上了眼睛和大脑。作为国内面板业缺陷判别的首例人工智能落地项目,ADC对工厂生产的高效运行有着巨大的推进作用,也标志着TCL华星在智能制造领域走在了行业的前端。

毋庸置疑,“华星速度”是TCL华星快速发展的一个标签,而它的迅猛发展,离不开企业内部先进的智能化操作和管理系统。TCL华星自主开发建成了BI内部管理系统。作为企业的“中枢大脑”,BI系统每天要处理百G级别的生产数据,并通过对数据进行汇总、分析和管理,将生产、良率、库存、品质、销售等方面的信息准确并集中可视化地呈现在战情室的24块屏幕上。“数据收集——知识形成——智慧行动”成为了TCL华星决策形成的重要路径。得益于柔性智造体系的驱动,TCL华星在智能制造方面取得了丰硕的实践成果:创造直接效益大于5亿元/年;人均产出较以往提升了15%;品质异常下降了80%;产品交货周期缩短10%。


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