慶祝顯示技術(shù)30年創(chuàng )新歷程

眾所周知，應用材料公司最廣為人知的是為全球邏輯芯片和存儲芯片的生產(chǎn)提供設備，同時(shí)長(cháng)期以來(lái)，我們也利用材料工程專(zhuān)長(cháng)來(lái)解決相鄰終端市場(chǎng)的技術(shù)挑戰。

其中最佳示例之一就是我們的顯示業(yè)務(wù)。2024年10月，應用材料公司慶祝顯示器制造設備創(chuàng )新30周年！我們在推動(dòng)關(guān)鍵顯示技術(shù)變革方面有悠久的傳統，并且有能力在下一次重大技術(shù)變革中也處于領(lǐng)先地位——即將高端智能手機中先進(jìn)的OLED顯示技術(shù)應用于成千上百萬(wàn)的設備，從AR/VR頭顯到平板電腦、個(gè)人電腦和電視。

利用半導體技術(shù)打造顯示器

我們的顯示技術(shù)創(chuàng )新歷程始于20世紀90年代中期。當時(shí)，計算機行業(yè)希望以更薄、更輕、更耐久、更節能的新一代顯示設備取代陰極射線(xiàn)管（CRT）顯示器。在應用材料公司，我們意識到我們?yōu)樵诠杈A上制造晶體管而設計的一些半導體技術(shù)可以擴展到用于制造消費電子產(chǎn)品液晶顯示（LCD）屏幕的玻璃基板上。

我們首款顯示產(chǎn)品是化學(xué)氣相沉積（CVD）系統，這對于制造控制LCD像素開(kāi)關(guān)的晶體管至關(guān)重要。憑借應用材料公司在介電沉淀技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)長(cháng)，我們協(xié)助顯示行業(yè)各個(gè)世代玻璃基板尺寸增大的規模生產(chǎn)，每次都降低了LCD技術(shù)的成本，使其適用于越來(lái)越大的筆記本電腦，最終適用于臺式顯示器和電視機。這場(chǎng)LCD革命對電視尺寸的增加產(chǎn)生了重大影響，因為CRT技術(shù)將顯示面積限制在40英寸左右。當年最大的CRT電視——索尼PVM-4300擁有43英寸屏幕，重量超過(guò)400磅，與如今常見(jiàn)的接近100英寸的輕薄LCD電視相去甚遠。

索尼PVM-4300的歷史圖片

在此過(guò)程中，我們又將物理氣相沉積（PVD）技術(shù)引入顯示市場(chǎng)，利用我們創(chuàng )新的旋轉陰極技術(shù)實(shí)現更快、更低功耗的顯示晶體管。我們還將電子束（eBeam）技術(shù)應用于顯示制造，使客戶(hù)能夠檢測晶體管，并無(wú)損地查看和分析顯示器中的缺陷。我們實(shí)現了在線(xiàn)檢測，提高了制造生產(chǎn)率、良率和成本效益。

我們在材料工程和大規模量產(chǎn)制造方面的專(zhuān)業(yè)知識協(xié)助客戶(hù)創(chuàng )建了全球LCD顯示行業(yè)，最終將市場(chǎng)規模擴大到每年數億臺。然而，這僅僅是個(gè)開(kāi)始。

第二輪增長(cháng)大潮在下一個(gè)十年隨著(zhù)移動(dòng)革命而來(lái)。智能手機市場(chǎng)迎來(lái)爆炸式增長(cháng)，大家開(kāi)始尋找新材料和新結構，來(lái)生產(chǎn)出這些較小顯示屏所需的更高圖像分辨率，同時(shí)實(shí)現更薄的外形和更低的功耗以延長(cháng)電池壽命。半導體行業(yè)開(kāi)始不斷追求芯片性能、功耗、面積成本和上市時(shí)間（PPACt）的改進(jìn)。在此，應用材料公司利用在改進(jìn)芯片晶體管和布線(xiàn)方面的專(zhuān)業(yè)知識，幫助全球領(lǐng)先品牌的高端智能手機實(shí)現導入新一代有機發(fā)光二極管（OLED）顯示屏。

首先，我們協(xié)助實(shí)現一種名為“低溫多晶硅”（LTPS）的新型晶體管讓顯示性能得到顯著(zhù)提升。盡管LTPS的制造比之前的技術(shù)更復雜，但它可以實(shí)現更高的OLED像素密度，從而提高分辨率。由于OLED材料脆弱易損，我們開(kāi)發(fā)了CVD技術(shù)用于OLED薄膜封裝，能夠密封并保護OLED薄膜免受空氣和水氣的影響。

這些新技術(shù)導入促進(jìn)了OLED在智能手機這一最大銷(xiāo)量的消費電子產(chǎn)品類(lèi)別中的普及應用。對于材料工程規格要求更高的OLED顯示屏促進(jìn)了新一輪的工廠(chǎng)及設備投資，也增加了應用材料公司的顯示收入，并幫助公司成為全球最大的顯示設備制造商之一，在其目標市場(chǎng)領(lǐng)域中占據領(lǐng)導地位。

近年來(lái)，盡管顯示行業(yè)處于調整期，我們仍繼續投資鞏固自身的技術(shù)領(lǐng)先地位，并加強我們在CVD、PVD、薄膜封裝以及電子束測試與檢測領(lǐng)域的核心產(chǎn)品能力。我們還采用了半導體業(yè)務(wù)的另一概念：整合材料解決方案，將多個(gè)相鄰的工藝步驟結合在一個(gè)高真空系統中，來(lái)保護及精心設計出越來(lái)越薄的材料層之間的界面。這種“工廠(chǎng)中的工廠(chǎng)”方法正在幫助我們的顯示客戶(hù)開(kāi)發(fā)新一代更快且功耗更低的晶體管，為未來(lái)制造出更多令人興奮的消費電子設備添磚加瓦。

為迎接下一輪增長(cháng)而積極創(chuàng )新

過(guò)去30年的顯示創(chuàng )新主要集中在從CRT向LCD的過(guò)渡，將薄型顯示屏應用從最小的筆記本電腦擴展到最大的電視，并為高端智能手機提供最佳顯示技術(shù)。如今，顯示行業(yè)正處于另一個(gè)重大轉折點(diǎn)的邊緣：將OLED的滲透擴展到每年銷(xiāo)售的數億臺平板電腦、筆記本電腦和IT顯示器。一旦OLED制造能夠實(shí)現在這些顯示器中使用的更大玻璃面板的規?；?，消費者可以期待更亮的顯示屏、更廣的視角、更高的分辨率和刷新率、更薄甚至可彎曲的屏幕，以及更低的功耗和更長(cháng)的電池壽命。

將OLED技術(shù)引入這些IT類(lèi)設備對顯示行業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的機會(huì )，因為將每年此類(lèi)LCD屏幕銷(xiāo)售數量乘以其中較大屏幕面積，意味著(zhù)這是比智能手機大幾倍的市場(chǎng)機會(huì )。

加速這些終端市場(chǎng)中OLED的普及可能需要數十億美元的新工廠(chǎng)設備投資。將電視市場(chǎng)轉換為OLED技術(shù)將需要另一項巨大的新顯示制造能力投資，并需要多年高產(chǎn)量的生產(chǎn)。

隨著(zhù)我們踏上下一個(gè)30年的旅程，應用材料公司將始終專(zhuān)注于利用我們的材料工程和大規模制造專(zhuān)業(yè)知識為顯示行業(yè)帶來(lái)更多令人興奮的創(chuàng )新。在未來(lái)幾十年中，這個(gè)行業(yè)將變得更加充滿(mǎn)活力。

關(guān)于作者

馬克斯·麥丹尼爾先生現任應用材料公司顯示及柔性技術(shù)事業(yè)群首席營(yíng)銷(xiāo)官。他曾在高科技設備公司的工程、營(yíng)銷(xiāo)及財務(wù)管理部門(mén)任職超過(guò)25年。麥丹尼爾先生于2003年加入應用材料公司。在此之前，他在半導體和LCD設備制造商Watkins-Johnson公司任職超過(guò)12年，擔任研發(fā)、工程與市場(chǎng)等職務(wù)。麥丹尼爾先生擁有加州大學(xué)克魯茲分校的物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，以及圣路易斯華盛頓大學(xué)工商管理碩士學(xué)位。