双面玻璃引领手机微创新潮流 3D玻璃伺机而动

双面玻璃引领手机微创新潮流 3D玻璃伺机而动

　　以智能手机为代表的消费电子已经经过了5年的高速发展期，目前渗透率已经达到90%以上，未来的创新体现在微创新设计上。随着技术的发展和4G/5G时代的到来，智能化、触控化成为时代发展的潮流。显示屏作为人机交互的一个重要界面，玻璃将是以智能手机为代表的智能硬件的重大创新方向。受AMOLED 柔性化显示应用及智能终端无线充电需求的影响，近年来柔性化改造的突破和天然的信号穿透性使得玻璃材料再次登陆消费电子，正面3D 曲面玻璃及玻璃机身设计方案有望成为未来主流。

　　手机机壳的发展方向有望朝着“玻璃背盖+金属边框”

　　盖板玻璃对触控模组具有保护作用，未来将向重量更低、成本更低、透光率更高、更轻薄的趋势发展。广泛使用的透射式电容触摸屏由显示屏、触控模组和防护玻璃三层贴合而成。新兴的In-Cell、On-Cell 和OGS方案将成为主流。

　　盖板玻璃是手机等智能硬件外观件中重要的一环，盖板玻璃经历了2D、2.5D到现在3D的升级，单价也从10多元提升到20元，3D盖板玻璃更高达100元。而且3D盖板玻璃的爆发才刚刚开始。

　　为什么背板要重回玻璃，盖板玻璃2.5D也要升级成3D玻璃?原因如下：

　　(1) 预计苹果将在明年采用3D玻璃，行业一触即发

　　预计苹果公司在2017年发布的部分型号产品将采用“玻璃背盖+金属边框”设计模式。从玻璃行业的发展看，目前加工一体化成型依旧较难，2.5D/3D玻璃的四边需要和面板结合，旁边需要金属边框支撑。因此预计未来可能采用的方式是双玻璃夹金属中框的方式。但随着玻璃工艺的提升，手机机壳的发展方向有望朝着“玻璃背盖+金属边框”向“双面全玻璃”发展。未来尽管比例材质手机外壳重量大于铝合金，但随着AMOLED技术的应用，将弥补增加的重量。预计铝合金材质的手机比例将由100%下降至40%。

　　在三星、苹果公司的引领者，正反面采用“2.5D+3D”将成为玻璃设计的主流方案。预计2017年国际大客户将采用2.5D/3D玻璃后盖，高端机型将跟进采用。目前小米note、vivo X5Pro、华为p8、mate7、乐视手机、荣耀6/6 plus、酷派x7、索尼的z3等均采用了双面玻璃构造。

　　(2)射频日益复杂，玻璃是较成熟的非金属材料

　　无线充电、5G等新型传输方式的临近，无线频段越来越复杂，金属机壳屏蔽成为重大瓶颈，背板材料需要更换成非金属材料;进入5G时代，需要更多更高的频段。处理波长更短的毫米波信号是实现5G的关键。对手机终端来说，目前较主流的是高阶MIMO，即多对的信道并行通信，每一对天线都独立传送一路信息，经汇集后成倍提高5G通讯网络的通讯信号处理速率。这意味着天线需要做成阵列式，天线区域要比4G大数倍以上。

　　除了基带天线以外，NFC、wifi及无线充电天线都将会是未来手机的标配，金属壳对于信号的屏蔽将进一步凸显，需要开更多更大的白带实现通信，对金属外壳外观造成严重的破坏，非金属材料将迎来重大机遇。以三星S7为例，采用了玻璃后壳，在设计时就可以避免三段式设计，而且可以实现无线充电。我们认为这一定是趋势。

　　玻璃由于本身材质、手感和加工难度等属于目前非金属材料中最有可能率先应用的材料。手机作为消费品，对于外壳的需求非常严格：需要强度、加工难度、重量、以及色彩和美观都要满足消费者需求。能做为外壳的非金属材料通常有聚碳酸酯(塑料)、玻璃、陶瓷、炭纤维等。 目前较为成熟的非金属外壳有塑料(功能机常用，已被淘汰)和玻璃(iPhone4、galaxy S7等)，能够满足智能机性能需求的同时实现价廉物美。

　　从目前已经上市的多种机型看，纷纷开始尝试两面2.5D 玻璃或后盖3D 陶瓷设计等，但是从我们行业调研判断，陶瓷因为裂纹的问题未来可能不是最佳方案，2.5D+3D 预计成为明年的主流设计方案。双曲面玻璃能进一步消除握持的割手感，同时具有比金属机身优异的信号穿透性，满足未来无线充电需求。从我们与国内手机龙头实验室专家交流的情况看，其实2013年已经开始尝试陶瓷后盖的设计，但是滚筒测试几千次后出现破碎的情况依然无法解决，同时价格方面甚至被3D 玻璃更贵，因此虽然陶瓷后盖的电学属性优异、硬度高、抗刮伤、手感体验好，但是已经不在未来的产品设计考虑方案中。此外从产业链了解到，国内知名互联网品牌手机采用的陶瓷后盖方案也因返修率过高和良率价格等问题将不再生产。智能手机的陶瓷后盖设计目前看来和蓝宝石盖板一样，暂时只是少数机型的尝试方案，而玻璃预计将成为明年的量产方案。

　　(3)外观创新是玻璃升级的驱动力

　　盖板玻璃最早只是简单的2D大猩猩玻璃，提供简单的防护功能。iPhone6第一次采用全金属机身unibody+圆润外观设计以后，2.5D盖板的推出是为了让手机从侧面看上去显得对称，而后国产手机纷纷效仿了这一设计。增加显示屏面积一直是手机卖点，柔性OLED显示屏将大幅增加显示屏占比面积，对应的盖板需要做成曲面。

　　更进一步，由于柔性AMOLED应用，盖板玻璃需要配合做成3D形状，而背板玻璃需要做出握感和外形创新，也需要升级至3D玻璃。

　　3D玻璃行业梳理 瓶颈在于热弯机产能和印刷良率不足

　　随着2D、2.5D逐步被应用于智能手机等终端产品以后，市场逐步加大对3D玻璃的研发，比较代表性的有美国的康宁、德国的肖特、日本的电气硝子、旭硝子等。

　　2.5D玻璃从14年开始推广后目前已经较为成熟良率可以做到90%，在手机盖板玻璃中渗透率40%，还有进一步提升的空间。2.5D玻璃和2D相比，在抛光环节增加了扫光边缘工艺，将边缘扫成弧形。

　　相比成熟的2.5D玻璃，3D玻璃主要是增加了在数控开料后的热压环节，热压后的工艺基本一致。

　　虽然只增加了一道工艺，但是热压以后的抛光、印刷、强化和镀膜等工艺都复杂了很多，加工良率大幅下降，直通率不到50%。

　　目前3D玻璃制造，最大的瓶颈在热弯机的产能不足和印刷、镀膜良率不足，但这并不会阻碍行业的爆发，材料加工本身可以随着时间改进的。简单的可以比作酿酒，酿酒工艺需要不断的学习改善，优秀的酿酒师是无法速成的。

　　图表1： 3D增加了热压工艺，整体复杂很多

　　从产业链上来看，3D玻璃可以分为基板玻璃、加工材料、设备和最后加工四个环节。

　　2.1 基板：大猩猩盖板性能持续提升，国产难以分羹

　　大猩猩玻璃是一种特制的铝硅钢化玻璃，即在普通的玻璃中添加更多的Al2O3和SiO2，具备较好的化学稳定性、电绝缘性、机械强度以及较低的热膨胀系数。最早是根据第一代iPhone的需求由康宁公司研发而成，现在已经成为智能手机标配。 大猩猩玻璃也经历了数次升级，每次都实现更高强度和更轻薄，三星S7的3D盖板是用15年上市的第4代大猩猩盖板玻璃加工而成，硬度是前一代的两倍。

　　目前来看，全球盖板80%都是由康宁公司垄断，具备较高的门槛，进口替代难度较高。

　　2.2 加工材料：以进口和非上市公司为主

　　镀膜材料：主要是防指纹、AR等膜，产品较为高端，一般都是通过代理商向日本供应商(佳能)进口;

　　油墨：油墨种类较繁多，大部分都是国产非上市供应商(美丽华等)，另外还有些日本精工也提供相应产品;

　　抛光粉：主要是以色列公司供应，内蒙古有非上市公司也有做;

　　贴合：高端的产品会用固体OCA胶，基本是进口;低端的产品会用水胶贴合;

　　模具：通常选用石墨做模具，东洋碳素有提供，部分四川供应商提供原材料。

　　2.3 设备：镀膜机受益，热弯机有望进口替代

　　热弯机：韩国台湾设备为主，单台20w美金，;

　　CNC精雕机：玻璃加工以四轴为主，均价30w/台，每一千台日产5w片，用在边缘抛光和指纹打孔;

　　抛光机：湖南宇晶有供，均价5w/台，每一千台日产6w片;

　　丝印设备：分为机械定位、CCD和自动石英线三种：自动石英线较多，均价30w，日产6千片;

　　清洗机：国产设备，单价较低;

　　镀膜机：光驰和新科隆为主，一台100-200w，日产10k片。

　　从上面的列表可以看到，热弯机和cnc的投入是最大的，但是由于cnc供应商充足，已经是成熟的工艺，并且电子行业本身就保有大量的cnc，所以最大的产能瓶颈在热弯机的产能不足，目前成熟的设备主要是国外供应，而部分国产设备商也在加紧研发，有望受益进口替代。

　　2.4加工：弹性最大，直接受益3D玻璃的放量

　　玻璃3D化主要有热弯和热压两种工艺，热弯是做大面积玻璃，适合于建材、汽车等;热压是做消费电子玻璃。无论热弯还是热压，设备都统称为热弯机。 目前加工热压环节良率已经不是瓶颈，如果不考虑玻璃强化，陆厂3D热压可以做到80%良率，(大猩猩玻璃代次越高强化良率越低，但是不影响热压良率)。

　　目前3D玻璃加工最大的瓶颈在印刷、镀膜和抛光，由于做成3D以后，和原来的2D工艺产生较大的差别，印刷主要有两种方法：1)玻璃上喷涂后UV固化;2)热转印：薄膜上色以后贴在玻璃上，第一种方式存在老化掉漆的问题，现在主流用第二种，但是需要真空贴膜，良率相对也比较低。需要不断改进来提升良率。目前三星的galaxy S7的盖板玻璃就是3D的，从跟踪的情况来看热弯机良率能做到80%以上，但是贴膜的良率相对较低。