迎战缺芯少屏之痛: TCL智能制造助力中国蝶变

来源:观察者网

2021-10-26 20:09

【导读】 中国企业长期饱受“缺芯少屏”之痛。这种“缺”和“少”,既有知识产权层面上的,也有高端制造能力上的。例如,华为公司完全具备芯片设计能力,所设计的麒麟芯片的性能不比高通差,但在精密制造方面,由于本土企业的水平还不行,所以华为此前一直是按照全球产业链分工,由三星、台积电等帮助制造芯片。等到国际贸易环境发生变化,美国政府“卡死”华为,人们才意识到,只有技术研发能力而不具备精密制造能力,同样会受到抑制。 ——《万物生生:TCL敢为40年》节选

(观察者网 讯)工业革命以来,全球化迅速发展,日益丰富的产业生态逐步形成。在国家政策的支持下,中国企业于改革开放后逐步融入全球产业生态,TCL等一大批民营企业纷纷涌现,中国现代制造业也迎来快速崛起。但长期以来,中国面临着“缺芯少屏”的困局,这是时代和半导体行业对本土企业的大考。

近年来,中国自主设计能力正在不断追赶国际领先水平。与此同时,以智能制造为抓手,中国民营企业同样在尝试提供一份破局的答案。在TCL成立40周年之际,《万物生生——TCL敢为40年》一书将正式发布。通过详实记录TCL穿越中国改革开放全周期的创业发展史,该书向读者展示中国企业向上跃变之道、向外扩展之道、向内变革之道。

文章内容摘编整理自《万物生生:TCL敢为40年》,有轻微删改

直面“少屏”难题,TCL入局半导体显示产业

半导体产业的“缺芯少屏”,在很长一段时间内都是中国的心病。拿芯片问题来说,根据IC Insights统计,2020年中国集成电路(IC)市场规模为1434亿美元。在中国大陆生产的IC市场规模约为227亿美元,仅占15.9%,其中,总部位于中国大陆的公司的总产值为83亿美元,仅占5.9%。

“少屏”困境同样紧绷着人们的神经。2008年次贷危机爆发,全球只有一个主要市场对液晶面板的需求仍在持续增长,这就是中国市场。2008年,中国彩电企业生产的液晶电视出货量超过日本,也超过CRT电视的出货量。液晶电视的规模如此庞大,却缺乏本土的液晶面板供应来源,中国饱受经常缺货,以及采购成本高、受制于人之困,TCL创始人、董事长李东生为此“时时心痛”。

2008年8月,日韩彩电企业取消了对台湾地区液晶面板企业的订单,令其濒临绝境。次年1月16日,九家大陆电视企业在关键时刻站出来,与台湾地区液晶面板企业签署战略合作协议,采购量超过1200万片,订单价值高达22亿美元。

未曾想,不到一个月,韩国彩电企业突然又从取消订单改为购买台湾地区的库存面板,并且都是现金交易。此时,已和大陆企业签署协议的奇美电子、友达光电,不但拒绝履行供货合同,而且任由韩国企业买断库存面板。大陆彩电企业毫无还手之力,只能将2009年的面板采购金额提高至44亿美元,无奈接受涨价的现实。

2009年3- 8月, 进口面板涨幅超过30%,大陆彩电企业不但没有利润可赚,甚至不得不亏损。

《万物生生》新书品鉴会

不掌握上游,永远要仰人鼻息,存不得继续依赖的幻想。”李东生说。

2009年4月15日,国务院公布《电子信息产业调整和振兴规划》,开宗明义将电子信息产业定位为国民经济的战略性、基础性和先导性支柱产业,并第一次将“新型显示器件”列入国家政策支持范围。翌年1月,TCL正式开工建设华星光电。从终端产品到液晶面板,TCL进入半导体显示这一高新科技产业。

TCL华星深圳t2研发中心 

“当时为何要做出这个重大战略抉择?对我来说,一是受韩国三星成功超越日本企业的启发;二是当时国内‘缺芯少屏’的瓶颈问题已成为制约产业发展的重大困扰,在‘缺芯’和‘少屏’两大要害中,TCL选择突破‘少屏’问题的成功概率更高,如果选择进入芯片产业,在客观上不具备相关条件;三是国际金融危机之后,日、韩以及台湾等国家和地区企业的投资能力都受到很大限制,2010年至2015年间,日本夏普只新增一条液晶显示产线,韩国三星和LG各新增一条液晶显示产线,且设在中国大陆。台湾地区的企业只投了半条产线,而同期中国大陆的京东方、华星光电、天马共投了12条面板产线,这一时期全球显示产品的市场需求仍在快速增长。进入半导体显示产业,既是TCL产业发展的自身需求,也符合中国企业战略转型升级的发展方向。”李东生在接受采访时表示。

历经40年,TCL这家昔日广东惠州一个生产磁带的小厂,如今已经成长为一家具有全球竞争力的科技集团,业务覆盖160多个国家和地区,横跨智能终端、半导体显示、半导体光伏及半导体材料三大核心产业。TCL旗下的华星光电,专注于半导体显示领域创新,已然是其战略布局的重要一环。

迈向智能化:中国制造业正迎来蝶变

TCL华星目前拥有8条面板生产线、4座模组厂,投资金额超2400亿元,已然成为全球半导体显示龙头之一。其产品覆盖大中小尺寸面板及触控模组、电子白板、拼接墙、车载、电竞等高端显示应用领域,构建了在全球面板行业的核心竞争力。在这个过程中,智能化功不可没。

在产品研发和设计环节中,过去显示产品设计的周期长、新工艺,新材料的验证过程长、成本高。现在TCL华星通过引入人工智能引擎,运用“

IoT x AI"技术,将所有产品设计数据和资料输出来进行模拟验证,减少了设计流程,大大提高了设计效率。

半导体的生产工艺非常复杂,从一片玻璃到一块显示屏,中间要经过几十道甚至近百道的工序,所面对的缺陷问题和背景也很复杂,利用传统的光学检测设备无法对其进行详细的缺陷检测和分类。TCL华星开发了ADC (自动缺陷分类)系统,采用深度学习和人工智能技术,让机器对缺陷类产品进行自动检测、分类、分割以及逻辑判断,质量检测效率得以极大提升,以前异常拦截需要花费1-2小时,现在缩短至原来的40%,为TCL华星每个工厂每年节省人力成本上千万元。

另外,TCL华星投资了上千万元,建立了全覆盖的物联网体系,能够侦测环境微小的变化,测量微米级电路的特性,通过大数据分析数据的漂移情况,从而预判产品品质,提前做出预警,及早发现和处置。现在不管产品还是设备出现问题,直接负责的员工和主管能够立即收到信息,进行及时处理。

可以说,在业务协同性、计划适应性、成本可计量性、过程透明性和绩效可衡量性等方面,TCL华星的柔性智造体系都起到了关键作用。

工信部:到2025年,重点行业骨干企业初步实现智能转型

TCL华星从智能制造元年出发:多引擎驱动进行时

智能化,不是TCL华星智能制造的唯一亮点。

其实早在2016年,TCL华星就规划了“三化四步走”的智能制造发展路线。“三化”即自动化、数据化和智能化。这一年也成为华星智能制造发展的元年。

就自动化方面来看:TCL华星从工厂建设蓝图规划开始,就同步规划如何实现工厂的自动化运转、系统间数据交互以及后台生产过程的控制和分析。TCL华星结合实际需求和行业经验,与全球顶尖信息技术企业合作,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,逐步探索出一条以“互联网+”为核心的智能制造发展路线。

TCL华星t1项目是我国首条完全依靠自主创新建设的高世代液晶面板生产线。t1和t2项目启动时,TCL华星的自动化程度就处于极高水平。由于玻璃基板长2.5米、宽2.2米、厚度仅0.5毫米,需要在上千台精密设备中加工流转,历时10多天,历程4公里,单靠人工是无法完成的。当时,TCL华星在自动化设备投资上累积已超过20亿元。自动化车间由数千台套机器人和数十万个传感器组成,数量庞大的机器人及传感器组成了TCL华星智能工厂的基础。TCL华星有近70个自动生产系统,有约3000个机器人支持自动化生产,在140个工序和检测站点中,约120个是全自动,另外20个自动化超过70%,自动化生产设备占企业总生产设备的95%以上。

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%的现场点检人力,大大提升了时效性;运用数据分析工具,减少了异常导致制造设备宕机风险。

华星车间一景,视频截图

在数据化方面,TCL华星每个产品在所有工序中需要管控约2.5万个参数,每天有超过2TB级的生产数据产生及被收集,整个生产流程中有近1000个检测站点,其中光学和点灯站点每天需要判定的图片数量超过200万张,这些数据对TCL华星的经营管理有着巨大帮助。同时,TCL华星也意识到,数据的价值还没有被充分发挥和利用,某些方面的数据仍有关键性的缺失。

2017年,TCL华星开始布局工厂AP(接入点)建设,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、设备监控物等智能AI(人工智能)应用提供了数据支持。TCL华星自主开发建成了BI(商业智能)内部管理系统,作为“中枢大脑”,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。“数据收集一知识形成一智慧行动” 逐渐成为TCL华星决策形成的重要路径。

在接受采访时,李东生特别强调了智能制造在提升TCL华星经营管理能力方面的重要性。他认为:自动化能改善质量、提升精度、提高效率,智能化能进一步提高效率和质量。TCL华星通过导入自动化、智能化设备,用自动化、智能化来取代人,生产效率更高,产品质量更好,同时减少人工成本,提高效率和效益。

从制造走向“智造”,中国企业的底气在哪?

中国企业有底气去拥抱更为广阔的星辰大海,离不开工业能力,尤其是制造能力的提升。

近十年来,中国产业生态加快转型升级的步伐,进入效率、产品和技术优势突破的集中爆发期。但所有这一切都离不开制造的过程。面板等实体性产品,终究是造出来的。这就涉及过硬的精密制造能力和先进的工艺制程水平。这些能力是在“自建团队、自主建线”的实践中逐步培育起来的,无法进行简单拷贝。

TCL华星在精密制造等方面建立了深厚基础,李东生表示:“虽然集成电路对于精密制造能力的要求高于半导体显示,一个是在硅片上做晶体管,一个是在玻璃基板上做晶体管;一个是7纳米,一个是2000纳米……但基本原理是相通的,包括专业设备和专业术语都是一样的,比如都用光刻机、光刻胶,都需要曝光刻蚀等,只是工艺精度不同、设备要求不同。”

正是基于TCL华星的高端制造、精密制造能力,李东生才敢于从半导体显示领域继续往半导体光伏、半导体材料以及集成电路进军。因为这都是高科技、重资产、长周期产业,都需要极高的成本控制、效率提升能力,以及高精尖的制造与工艺水平。

《万物生生:TCL敢为40年》一书评价道:“在成就制造大国的时代,规模取胜是通常的路径。而在迈向制造强国的时代,要在关键技术和材料领域突破创新,能力是关键。系统化地提升竞争能力是关键。这也是华星成功的关键。”

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责任编辑:周毅
智能制造 半导体产业
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