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17. 烧不出大号靶材，平板显示制造仰人鼻息
一块小小的玻璃，不仅可以导电发光，还可以幻化出形式各异的文字和静态、动态的炫目影像，这就是人们如今已司空见惯的各色平板显示屏。
玻璃本身不导电，也不发光，奥妙全在于背后涂装的一层薄薄透明导电膜。就是这层不足头发丝直径五百分之一的膜，背后有一块看不见的“靶”。
“全国有20余家靶材生产制造商，但能做超过32英寸靶材的，我们还是‘零’！” 在这个行当搞了20多年研发的郑州大学教授、河南省资源与材料工业技术研究院原总工程师孙本双告诉记者。
问题出在尺寸上
在有色金属的“朋友圈”里，铟锡的氧化物是实现电学传导和光学透明的绝佳组合。作为有色金属氧化物，简称为ITO的氧化铟锡在平板上具有很好的导电性和透明性，它还可切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线，是平板显示器制造的重要原料。在薄膜状时，它是略显茶色的透明物质；在块状时，呈黄偏灰色。但它并不是像油漆一样被刷到平板玻璃上使用，而是先被制作成标准尺寸的固体靶材，由操纵磁控溅射的“枪手”，不断“射击”，将其气化溅镀到玻璃基板或柔性有机薄膜上，形成一层ITO膜。这层膜的厚度因功能需求而有不同，一般在30纳米至200纳米。
ITO靶材不仅用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸、有机发光二极管，还用于太阳能电池和抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀膜等，在全球拥有广泛的市场。
ITO靶材外形很像瓷砖，由来却远比瓷砖煅烧复杂得多——人们把氧化铟和氧化锡粉末按严格的比例混合后，经过一系列生产工艺加工成地板砖的形状，再层层摞叠到一个特制的炉子里，经过1700摄氏度高温气氛烧结，形成黑灰色的陶瓷半导体。通常靶材尺寸越大，溅射到平板上的拼缝就越少，价值也越高。
但就在尺寸的问题上，国内ITO靶材企业一直鲜有突破，而后端的平板显示制造企业也要仰人鼻息。
技术和工艺是个难迈的坎
ITO靶材核心技术长期把持在日本三井、东曹、日立、住友、VMC和韩国三星、康宁等大企业手里。
对国内的企业来说，技术和工艺是个难迈的坎。由于ITO靶材是由高温烧结而成，烧结技术工艺决定了产品质量，功夫不到家的话，最常出现批次质量不稳定的问题。溅射到屏上，有的ITO膜表面出现“麻点”；有的在蚀刻时容易出现直线放射型的缺划或电阻偏高带；还有的会出现微晶沟缝。
当谈到生产装备与国外的差距时，孙本双教授叹息说：“差远了！”烧结大尺寸ITO靶材，需要有大型的烧结炉。国外可以做宽1200毫米、长近3000毫米的单块靶材，国内只能制造不超过800毫米宽的。“这如同人家已经在烧制大型地板砖，我们还只能烧小瓷砖。” 孙本双说。
在1700摄氏度的“丹炉”中，靶材烧结需要6至10天。高温气氛烧结需要高浓度氧气参与，这项工艺也不易控制。长时间烧，很容易导致产品不均匀，成品率低。
在产出效率方面，日式装备“牛气”，月产量可达30吨至50吨，我们年产量只有30吨——而进口一台设备价格要花一千万元，这对国内小企业来说无异于天价。
目前，也有部分仿制的设备，但耐火材料不过关，难耐烧结工艺所需的烈火考验，烧结炉总体质量差强人意。“这需要生产技术与装备国产化重大专项的支持。”孙本双说。
质量不稳定、不过关的材料，谁见谁怕。各色终端生产厂家盘算下来还是觉得买国外进口的省事，久而久之，依赖进口成了“瘾”。
功能性产品：有色金属大国之痛
每年我国ITO靶材消耗量超过1千吨，一半左右靠进口，用于生产高端产品。受有色金属期货价格波动和技术封锁等因素叠加作用，长期以来价格高企，成品价格最高达每公斤6千至8千元，占据企业不小的成本。
“资料显示，我国半导体产品的进口花费超过石油”。2017年度何梁何利基金奖获得者、昆明理工大学副校长杨斌教授说。
在中国，半导体重要原料铟、锡的采选、冶炼水平已处于世界顶尖水平，产量和品级也堪称世界一流。全球近80%的高品质铟、锡来自中国，日企长期购买中国铟锭。
“但我们缺乏下游功能性产品和足够长的产业链，只能赚取原材料的初级利润，比如高品质、大尺寸的ITO靶材，就是粉末冶金和半导体行业的痛。”杨斌教授说，国内的大尺寸靶材都只在实验室阶段，技术是一个难点，难以实现量产则是关键。
随着近十年来国内LCD产业的发展和PDA、电子书等触摸式输入电子产品的悄然兴起，尤其是目前，随着有机发光二极管（OLED）以及其他显示器件的发展，对ITO靶材制成工艺和设备有了更新、更高的期待。未来一段时间内，这仍是一个有前景的产业。
国内小规模、低层次、做了二十年之久的“靶”，因没能走上世界前沿而长期依赖进口，如今得到了“回报”。近年，由于中国市场巨大，“小靶”国产能力有了大幅上升，这时国外垄断企业“釜底抽薪”，开始在价格上进行打压，一下子把ITO靶材价格降到800元一吨，一度接近价格最高点时的十分之一，国内20多个企业蒙受了巨大的损失，部分企业甚至奄奄待毙。
“但反过来说，价格低建设成本也低，这也是洗牌的机会。”孙本双说，如果有国家扶持，保留五六家重点企业，同时加快技术攻关，将实验室的技术转化量产，我们有望在大尺寸领域突破，并淘汰一部分国外企业。
18. 没有这些诀窍，我们够不着高端电容电阻
一部手机有几百个电容和几百个电阻，占了电子元件的大半。中国是最大的基础电子元件市场，一年消耗的电阻和电容，数以万亿计。而最好的消费级电容和电阻，来自日本。
大批量一致性比不了日本
电容和电阻，是电子工业的黄金配角。电容市场一年200多亿美元，电阻也有百亿美元量级。市场的“头号玩家”是日本，占据一半以上份额，以村田、TDK等企业为代表；台湾地区位居次席；而中国大陆的产品多属于中低端。
“不能简单说我们不如别人，”电子工程师、瑞迪航科（北京）技术有限公司总经理武晔卿说，“在军用级别，国产电阻电容是能满足需求的；一些特殊的定制电阻，国内公司也能生产。我们比起日本有差距的，是在消费级的、大批量生产的元件上。”
手机、电脑、家用电器、汽车……消费类电子行业是电容电阻的最大用户。“这一领域，所谓高端的电容电阻，最重要的是同一个批次应该尽量一致。”武晔卿说，“日本这方面做得最好，国内企业差距大。”武晔卿说，国内企业相当于“什么菜都会炒，但不保证每次炒出来是一个味儿”。基础电子元件一批次可生产百万件，一致性对质量控制极端重要。比如某个电容不达标，可能会让手机充电更慢，因此手机各大品牌只采购大厂商的电容电阻。“工艺、材料、质量管控上，国内企业相对薄弱。”武晔卿说，“有一些‘Know How（小窍门）’没掌握。”
煎饼不难做，但人家做得更平整
MLCC（多层片式陶瓷电容器）是个典型，它是消费电子行业用量最大的基础元件，也是日本企业的强项。目前日本的MLCC产品可以做到1000层，中国产品在300层左右。
“MLCC就像千层酥，只不过小得多。”业内工作多年的电子工程师张光华说。MLCC米粒大小，是一个内有电极的陶瓷块儿，是几百层陶瓷和几百层金属叠压起来的。电容的原理是两电极夹一层绝缘介质，以储存电荷。介质层越薄，电容数值越大。
张光华说，制作MLCC有点像摊煎饼：陶瓷粉末浆，被刮刀摊平成厚度约1微米的涂层，再敷上去一层金属粉末浆，这就是陶瓷介质贴上了电极。之后，一大张薄膜被叠压、烘干、烧成瓷。“烙千层的煎饼，很难平整。”张光华说，“各家水平不一样，要是‘煎饼’裂了一道缝，电容数值就不够大。”很多环节影响质量：陶瓷浆和电极浆不配套，干燥时就会“起皮”；烘干太快出裂纹，烘干不彻底也会导致瑕疵；烧瓷要暴露于特殊气体；冷却太快会开裂……
张光华说，哪一环节不到位，产品就可能大比例不达标。客户要求是一百万个MLCC只允许一个不合格。另外，MLCC很脆弱，同一种规格的产品，大品牌可能细节更优秀，更不易机械损坏。
日本企业定位高端
生产电容的企业，一般也生产电阻和电感等“被动元件”。工艺有相通之处。如消费电子产品用量最大的电阻：薄膜电阻，只有牙签头大小，以陶瓷为基底镀膜制造，工艺稍不精细，指标大打折扣。
材料是中国电子元件企业的短板：陶瓷浆涉及钛酸钡和氧化钛诸多陶瓷材料，还混合了有机胶等等，电极浆则混合了镍粉、铜粉和树脂等等，配方都需要钻研。质量最高的陶瓷浆和电极浆产自日本公司。日本巨头如村田和京瓷，从做材料起家，后来才制造电子元件。
武晔卿说，二战后日本专注民用电子，电子产业集聚，有利于村田这类材料企业延伸业务。“就好像生产面粉的厂子，自己也开了拉面店。”数十年坚持基础研发的日本巨头，始终瞩目高端。去年底到现在，基础电子元件持续疯涨，武晔卿说，原因是日本几家巨头停产了利润率见薄的产品，集中精力于高端市场。
根据业界估计，随着手机更轻薄和频段更多，体积小性能好的元件用量会大大上升，iPhone使用的MLCC是手机中最多的，最新的iPhone要用上千颗。电脑和电视的用量比手机只大不小。
汽车（尤其是电动汽车）使用的电容和电阻更多，且元件质量要求苛刻，因为冲击、温度、粉尘和腐蚀等条件更恶劣，且不能有安全隐患。车用元件市场大，但技术门槛很高，未来可能会继续被日本巨头把持。
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