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1703991655 董友梅在770厂的经历不太走运。1985年,该厂从日本引进中国第一条无源TN的集成线,玻璃的加工尺寸是7英寸,产品用于计算器,在玻璃上面已经可以排很多的图形。1987年之后,STN-LCD在日本形成产业化,电子工业部决定跟踪这项技术,董友梅又成为第一个STN国家攻关项目的负责人,她和她的团队开发出来中国第一块640×240的STN液晶屏。但当研发人员在1990年代初做出样品并面临产业化的时候,770厂在战略上选择了与韩国LG合资生产彩色显像管,放弃了包括液晶在内的研发项目。已经成为新产品开发处副处长的董友梅发现自己失去了个人事业的舞台,成为中国电子工业技术降级的又一个见证人。今天,湖南LG·曙光彩色显像管公司已经随着彩管工业的崩溃而消失,而曾经是骨干电子企业的770厂也失去昔日辉煌。
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1703991657 770厂放弃液晶项目后,心灰意冷的董友梅曾经想去深圳,因为那里集聚了很多做液晶的企业。不过由于一个偶然的机会,她被清华大学作为引进人才“挖”走了,于1994年加入清华大学的液晶中心。董友梅在清华的经历折射出中国科技体制的另一个问题,即研发与产业的关系。清华大学从1970年代就开始研究液晶技术,并在北京市科委支持下于1993年成立了清华液晶中心,最初依靠国家计委和市科委的支持从事STN-LCD研究。1990年代那段时期,国家计委意识到学校科研与企业应用之间的连接有断裂,希望成立工程研究中心来解决这个问题。1995年,在原清华液晶中心的基础上,成立了由国家计委批准的清华液晶技术工程研究中心,中心按照企业方式运作,以促进“科研成果转化”,并在1996年成为独立法人,定位为液晶技术专业研究机构及液晶产业服务机构(85)。但这个体制反而使中心陷入尴尬境地,它一方面没有得到国家的扶持,另一方面也失去了大学的支持(学校认为液晶中心已经独立),但运作方式和人事还是学校的方式,使市场也难以接受这个独立的工程中心。几年下来,那里已经没有让她振奋和期待的事情可干了(86)。
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1703991659 2003—2004年,上广电和京东方这样的中国企业进入TFT-LCD工业使董友梅感到振奋,她看到中国液晶产业和技术研发的主战场已经转向企业。于是,当王东升向她“摇橄榄枝”的时候,她就动心了。王东升的抱负感染了她,重回工业前线对她这个本来就是企业出身的工程师也同样充满诱惑。
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1703991661 2005年,董友梅加入京东方,被任命为集团的技术副总监兼技术管理部部长。不过当时这个部也就五六个人,做的工作主要是整合下面子公司的材料,寻找机会向政府申报项目为主,是公司技术对外的一个窗口。她还负责京东方总部大楼IT桌面的支持服务和公司的专利管理(当时由于新申请的专利很少,专利管理只有2个工作人员)。京东方跟日本企业的接触很多,建厂的前几年日本工程师在中国同行面前都会表现得很牛、很冲。不过,当董友梅有一次在和日本工程师会谈,提到自己什么时候开始干这一行、干过什么的时候,对方的态度一下子恭敬起来——原来是老前辈啊!(87)
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1703991663 作为一个历尽沧桑的资深工程师,董友梅并没有对刚加入京东方时的“冷清”抱怨什么。个人的曲折经历使她很清楚,从一个计划体制下的工厂变成有全球竞争力的公司需要一个长期的过程,而且在这个过程中也有一个优先顺序的问题。京东方于2003年完成海外收购后,首先是学习、活用了韩国的TFT-LCD运行体系,然后思考怎样让本土的干部和工程师成长起来,完成扎根战略。在她看来,公司在早期只能把更多的力量和关注点放在产线建设和产品的制造与销售上,只有当多条线逐渐投产后,技术研发体系化和创新链条专业化分工的需要程度才会凸显出来。使董友梅佩服的是(原话是“董事长确实很厉害”),王东升对时机的捕捉恰到好处(88)。
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1703991665 2008年下半年,国家发改委准备设立中国液晶工业的国家工程实验室,有5家企业竞争。就实力来讲,当时京东方只能排在上广电之后,但董友梅代表京东方在专家委员会的答辩中获得第一名,赢得了这个名额。2009年4月,经国家发改委批准,中国第一个TFT-LCD工艺技术国家工程实验室在京东方设立。王东升以此为契机,倒逼公司内部的创新组织整合,把集团的中央研究院、京东方光电(5代线)的研究所整合起来,成立了技术研发中心,建设系统的技术创新体系。不仅如此,王东升借这个机会明确规定,以集团的技术转让费和提成费收入(89)建立起集团的技术创新基金。他还在多次会议上强调,这笔钱谁也不能动,只能用于技术创新,这是京东方的法律。设立国家工程实验室带来3000万元的政府资助(国家发改委支持1500万元,北京市发改委支持1500万元),但京东方自己投资2.6亿元在北京亦庄建设了研发大楼和一条专门用于技术研发的2.5代试验线(2010年5月建成)。2009年是京东方在技术发展上具有里程碑意义的一年,王东升再次借力使力,推动改变权力关系和利益格局的组织变革,这是王东升领导京东方20年组织转变过程中的又一项重大成就。董友梅从此迎来了她职业生涯中最有成就的阶段。
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1703991667 到2013年,京东方从2009年开始建立的技术研发体系的概况如图5.2所示:
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1703991672 图5.2:京东方的技术研发体系
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1703991674 技术管理中心。是集团技术创新管理的总部部门,负责集团的技术战略(根据集团的总体战略和事业战略)确定哪些是技术研发的重点方向,在重点方向上的路线图(目标与技术路径)、IP管理(整个集团的专利申请、专利风险的防范和专利诉讼处理,大约50人,三星电子是600多人)、技术标准及技术合作(和外部的合作,校企合作)。这些业务都有专门的职能部门去对应,3个本部,10多个部门,有100人左右。
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1703991676 技术研发中心。由集团研究院和京东方光电研究所整合而成。最初是一个中心,现在按方向分为4个中心:TFT-LCD技术研发中心;大尺寸OLED研发中心;中小尺寸OLED研发中心;柔性显示技术研发中心。4个中心的负责人全部具有博士学位,其中一人是韩籍。
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1703991678 产品开发中心。产品开发中心有两个,一个针对IT&TV等大尺寸产品,另一个针对手机、平板电脑等小尺寸产品,分两个中心:TT/TV和M/A产品开发中心,分别由李成奎博士(韩籍)和董学负责。京东方原来各个产线都有产品开发部,SOPIC变革后,各产线的产品开发组织全部被整合进以两个产品的开发中心为体系中。IT/TV产品开发中心的中心长是一位韩籍工程师(博士),他向COO刘晓东报告;M/A产品开发中心由董学任中心长,他向Co-COO王家恒报告。
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1703991680 生产技术中心。和生产线联系更紧密一些,涉及业务内容部分在2003年5代建线时就已经开始,也可以说是最先建立的,但以支撑运行为主,价值创造部分最近刚开始强化。生产技术中心主要是维护生产过程中和设备状态直接关系的工艺参数的调整,工厂长直接负责这些事。
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1703991682 董友梅现任京东方首席技术官(CTO),她所直接领导的集团技术管理中心和技术研发中心在京东方内部被称作“CTO组织”(本书下面沿用这个概念)。董友梅兼任技术管理中心的中心长,4个技术研发中心的中心长则直接向她报告。产品开发中心和生产技术中心则直接向首席运营官(COO、Co-COO)报告,但在专利、技术标准等方面的业务由技术管理中心统括处理,也就是说在专利等业务方面已形成矩阵结构。每年集团都会召开一次技术创新大会,创新大会的组织及创新项目、创新个人的评选由技术管理中心负责,但覆盖整个集团。
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1703991684 2013年,全集团技术人员总人数是7000多人,其中生产技术人员最多,大约有5000多人,因为每条产线都有大量的设备工程师、动力工程师和工艺工程师;产品开发中心大约有1000人;属于CTO组织的技术管理中心大约有100人,而技术研发中心大约有800多人(前瞻性技术研发)。在2009年之前,集团的中央研究院只有十几个人,主要从事LED背光源方面的研发;京东方光电研究所有几十个人。成立CTO组织之后,技术研发中心的人员数量增加很多,同时人员结构也趋多样化。在2013年的500多位工程师中,有20个台湾专家,10个日本专家和100多个韩国专家。
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1703991686 这个技术研发体系并非没有矛盾。向首席运营官负责的产品开发系统拥有立足于生产线的产品开发中心和各产线的产品开发部,具有强大的实力(用皇甫鲁江的话说就是一群悍将,想想董学那样的家伙)。但是,由于它的主要任务是为当前的生产服务,所以它不可能去研发一时还无法应用在产品上的技术。因此,如果京东方只依靠这个产品开发系统,就会忽略具有潜力但还没有应用的技术——“原来是干了有用就用上,不能用就不用”。建立CTO组织最具有意义的作用是使京东方跻身于新技术领域的研发。京东方对新技术研发的大规模展开是从2010年研发中心大楼和实验线建成时开始,从那时起对技术研发应该做什么、重点方向和目标是什么有了明确的要求。
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1703991688 另一个是对新型半导体材料TFT(薄膜晶体管)和OLED的研发。由TFT控制的OLED叫AM-OLED。许多外行人不明白的是,AM-OLED显示器的关键技术不仅在于显示发光方式,而且在于控制发光的TFT技术。OLED是一种发光方式,而控制OLED的TFT必须使用新型的半导体材料——目前主要是氧化物半导体(Oxide)和低温多晶硅(LTPS)。这两种半导体材料的电子迁移率都比非晶硅(a-Si)的高出10—20倍,意味着可以做出更多的像素,提高分辨率(90)。相对而言,低温多晶硅技术更成熟,技术性能也很好,但制造工艺非常复杂,无法应用在大尺寸显示屏上。氧化物半导体材料在制造技术上接近于非晶硅,所以近年来成为领先厂商开发大尺寸显示屏。特别需要指出的是,以低温多晶硅和氧化物半导体制成的TFT也都可以驱动LCD(液晶显示屏)并大幅改善其显示性能(因像素更高而分辨率更高)。于是,新型半导体材料TFT技术的发展,不仅促进了OLED的产业化,而且也促进了液晶显示技术的发展——反而使OLED替代LCD的过程变得更慢、更不确定。
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1703991690 OLED、氧化物半导体和低温多晶硅TFT等技术是不存在“引进”的可能性的。这些技术的原理已经出现了十几年甚至几十年,但对所有企业的挑战是开发出可以工业化生产并具有市场竞争力的技术。京东方CTO组织开发这些技术的努力都是从查阅论文和资料开始,没有任何基础数据,工艺也都没有,只能依靠自己把系统建立起来——“一开始往里面投片,关于时间、温度、压力等数据都是从零开始试验出来的”(91)。
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1703991692 中小尺寸OLED技术研发中心的中心长是皇甫鲁江(他离开B4重返研发一线后担任这个职务)。当我们问他“是LTPS难做,还是OLED难做”时,他说那要看研发的目标——“我们现在的目标是做成在品质上可接受的产品,那么就是LTPS难做。但将来的目标如果是产品的寿命长、发光效率高,那在OLED上就更需要功夫,因为涉及材料。重点是什么是有时效的,我目前侧重是LTPS”(92)。2011年,京东方已经在成都4.5代线建成了一条LTPS TFT的中试线。
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1703991694 皇甫鲁江在给新员工培训时讲了他自己对“高技术”的理解:什么是高技术?——第一是涉及的技术因素多(即包括多个技术);第二是每个技术因素能够满足要求的范围窄,这就是复杂技术或者叫高技术。例如,LTPS(低温多晶硅)就是这样一个技术。制造非晶硅(a-Si)TFT需要经过70多个工序,每道工序的良率都要在99.9%以上。相比之下,制造LTPS TFT的工序要比a-Si TFT多得多,保持良率就更难得多。用非晶硅在玻璃基板上做出电路需要经过4—5次的刻蚀(mask),而用LTPS则需要9—13次,而且又因为温度高而涉及硅的结晶,工艺上的margin非常小。他认为所谓高技术并没有什么特别的悬崖式高度,但把复杂技术组合在一起就会面临问题,特别考验团队的能力(93)。
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1703991696 到2013年9月,皇甫鲁江团队已经做出“非常漂亮”的LTPS TFT驱动的OLED,样品已经点亮,正在不断地改进。但他仍然对量产很谨慎,因为量产不是样品看着漂亮就可以了,一些指标实际上还没有达到要求。但他也不认为解决问题的障碍是什么难度,而是要有耐心地系统去做,要做肯定能拿下来。用LTPS TFT驱动的OLED也是该团队自己做的,是用蒸镀工艺做上去的。皇甫鲁江负责开发的中小尺寸AM-OLED产品将在鄂尔多斯生产。我们问他:开发出来的产品到生产线实际生产时会不会出问题?他以一种资深技术专家所特有的淡定回答说:“不出问题才怪!”他认为在两者结合的过程中肯定会出问题,但只要不出致命的问题,他们都有办法来解决(94)。
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1703991698 CTO组织的一项重大成就是氧化物(Oxide)TFT的开发,这项技术属于国际前沿,在2000年前后才出现(1990年代末期,日本某大学研究者开始申请专利,用来做TFT研究)。到2004—2005年已有氧化物TFT的样机出现,后来越做越好,虽然尺寸做大了还是有很多缺陷。到2013年,只有日本夏普用于小批量生产,而三星和LG在这方面还都处于研发阶段,还没有成熟。CTO组织在2010年建好实验线后,开始检讨包括氧化物在内的新型半导体材料,但因为当时还是研究阶段,没有人想到会量产,所以立项过程费了一番周折(受行政领导的认识影响),直到2011年3月才正式立项。
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1703991700 负责开发氧化物半导体TFT的是“比皇甫鲁江还皇甫鲁江”的王刚,他担任大尺寸OLED技术研发中心的中心长。王刚是1999年中科院物理所毕业的博士(他毕业时该所与长春光机所合并成为光机精密仪器机械与物理研究所),本科和硕士研究生毕业于吉林大学。他读博士的时候就开始研究显示,参加的课题就是做3.5英寸的AM-OLED样机开发,他在其中专攻TFT,当时用的还是非晶硅。1998年年末,王刚的导师黄锡珉和吉林省一起推动了吉林彩晶项目的上马,他也参加了该项目的工作,还到日本DTI的工厂实习了一个月。到2000年王刚博士毕业时,彩晶项目已陷入困境。当时王刚已经与京东方有接触,但2000年时他又去中科院长春应用化学所做博士后研究,在2003年3月出站后加入京东方。此后他被派到韩国HYDIS学习设计,回来后到5代线的设计部任副科长。他说:“那个时候我们也挺郁闷,韩国人是正职,往下走的业务也是韩国人主导。他们也不告诉我们为什么,如果问起来,他们说跟着学就行了。”一年多后,王刚又调到集团的中央研究院。在那几年里,京东方的主要精力放在建线和掌握生产技术上,中央研究院只有十几个人,没有开发和试验手段,许多行政领导也不信任新技术。直到CTO组织的成立,特别是2010年研发大楼和实验线的建成,王刚终于得到做研究的条件,使他的研发生涯走上正轨(95)。
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1703991702 制造氧化物TFT需要用氧化物半导体材料(目前都选用IGZO材料)在玻璃基板上生成各种膜。虽然这种材料与非晶硅的工艺结构是一样的,但非晶硅是单一成分的材料,而IGZO是化合物半导体,其中的各种成分是有一定配比的,如果稍微偏离就会影响到半导体特性,所以控制工艺的margin特别难。氧化物的靶材是从专业供应商那里购买的,但用什么工艺能够做出符合特性要求的膜是需要自己研究的。在制作过程中,要加气压、充氧气,玻璃基板需要加热到一定温度。这几个因素是互相影响的,例如研发人员本来觉得温度越高膜就越致密,但如果温度太高,气压就可能不合适了。王刚团队在摸索中需要把温度从20、30度做到100度甚至几百度,通过很多次的试验去把握合适的温度。做完一次试验以后,根据结果调整参数,再做下一次的实验(96)。
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1703991704 王刚团队开发了3个多月,做了3次试验都效果不好,每次的性能差异都很大,令大家都很沮丧。王刚急了,找了几个主要的工艺设计人员成立了临时攻关小组,要求在两个月之内必须解决这些问题。攻关小组差不多要每周开2—3次会,针对结果分析原因,同时加强了与材料和设备厂商的沟通,而设备厂商也提了建议,虽然按这些建议去做的效果仍然不行(与不同的环境有关)。为突破困境,攻关小组对关键的几个环节集中力量去解决,抓住了几个点进行讨论。首先是制膜过程的功率、温度、氧压等参数。其次,随着研发人员对IGZO理解的逐渐深入,他们发现IGZO最容易受影响的是上下两层膜,其界面的特性很重要。这种材料对水汽、氧非常敏感,如果氢的含量过大就会出问题,所以控制上下层的氢含量并阻止它们向IGZO的渗透很重要。最后,退火工艺也非常重要,研发人员原来认为,IGZO做完后的底层和上面的保护层都需要退火,而且退火越多越好,退火的温度越高越好。后来他们发现,保护层其实并不是退火温度越高越好,因为退火温度一提高就会把氢赶走,导致TFT的特性消失。所有这些知识都只能通过试验而经验性地获得。当时CTO组织的实验线每个月分配给王刚团队10天的时间,为充分利用时间,团队成员都加班加点在产线上流片。流片一天24小时不停,为此有的工程师要24小时连轴转,第二天找人接走,非常辛苦。
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