“黄金薄膜”较量划上句号 | 半导体材料故事（3）

    在OLED屏尤其折叠屏诞生的背后，离不开一种关键材料——含氟聚酰亚胺。针对这种被誉为“黄金薄膜”的材料，日韩之间曾展开过明争暗斗。直到今年3月，这场持续近4年的风波才渐渐平息。那么，再次回望这场日韩之间的“黄金薄膜”之争，究竟谁家欢喜谁家愁？
    “黄金薄膜”被推上风口浪尖
    作为高分子材料中的“大明星”，聚酰亚胺（英文缩写为PI）被认为是21世纪最有希望的工程塑料之一。而聚酰亚胺薄膜更是被冠以“黄金薄膜”的美誉，这是因为它价格高昂、技术壁垒高、性能优异。据了解，由于具有耐高温、强度高、尺寸稳定性高、耐弯折等特点，聚酰亚胺被广泛应用于航空航天、半导体封装、显示面板等领域。
    在半导体显示领域，绕不开日本和韩国这两个国家，前者在半导体显示材料方面占据近乎垄断的地位，后者是OLED显示领域的强国。由于关键材料处于显示面板产业的上游核心位置，一旦材料供应受到限制，即便是韩国三星显示和LGD这样的全球显示龙头企业，也是“巧妇难为无米之炊”。
    2019年7月1日，日本经济产业省宣布，日本政府修改了对韩国的出口管理运用政策，将加强面向韩国的出口管制。自7月4日起，日本将限制包括含氟聚酰亚胺、光刻胶、氟化氢以及转让与之相关的制造技术(包括与制造设施出口有关的制造技术)向韩国出口。
    作为“黄金薄膜”家族成员，含氟聚酰亚胺（FPI）指的是以含氟的单体为主聚合形成的一类特殊PI材料。相比传统PI，FPI在继承了传统PI高强度、耐高温、耐形变、耐弯折等特点的基础上，兼具透明性好、电绝缘性好、介电常数低等特点。而它在OLED显示领域应用广泛，主要用在对透光率要求较高的场景，如盖板薄膜、触控层（TSP）薄膜、高透支撑膜等。
    “综合而言，含氟聚酰亚胺是现有材料中唯一兼具高透、高尺寸稳定性、高热稳定性、耐弯折等性能特点的材料，在OLED器件制程中具有不可替代的作用。”鼎材科技有限公司技术专家韩红彦博士告诉《中国电子报》记者。
    2019年前后，正值韩国OLED产业的黄金发展期。数据显示，2018年，韩国在全球OLED屏幕市场占据了96%的份额，可谓是绝对垄断，其中LGD占据12%，三星显示则高达84%。尤其需要指出的是，当时三星正在全力推动折叠屏手机进入市场，而折叠手机的柔性盖板需要采用透明PI(CPI)，必备的原材料就是含氟聚酰亚胺。
    但非常不巧的是，全球显示用含氟聚酰亚胺被日本厂商垄断，产能占比超过90%。
    业内专家向记者指出，韩国对含氟聚酰亚胺的依赖主要集中在显示材料领域，如盖板用透明聚酰亚胺（CPI）薄膜、TSP用聚酰亚胺、感光性的含氟聚酰亚胺等。当时，含氟聚酰亚胺主要被日本厂商垄断，如盖板用透明聚酰亚胺由住友化学独家提供，FPI浆料则主要被宇部兴产、钟渊化学所垄断，感光性聚酰亚胺主要被东丽垄断。
    很明显，含氟聚酰亚胺成了韩国的软肋。以三星为例，三星Galaxy Fold折叠手机的CPI盖板用含氟聚酰亚胺主要由日本住友化工供应。由于被日本限制出口，韩企的“折叠大计”甚至面临着夭折的风险。    试图扼住韩国OLED的咽喉    2019年，正值全球显示面板产业格局转变的关键节点。彼时，韩国无可奈何地开始移交出全球显示面板重心的“接力棒”，大刀阔斧地调整产能结构，在加速退出液晶领域的同时，快速布局OLED显示。而韩国两大面板巨头的路径出现分叉：LGD在大尺寸OLED方向优势明显，但高昂的成本令其难以在短期内大举扩张产能。三星则加码中小尺寸，首要的突破口便是潜力巨大的智能手机市场。在竞争激烈的手机领域，三星独辟蹊径，将“宝”押在了折叠屏手机上。
    折叠屏手机市场有多大的空间？当时，韩国OLED研究机构UBI Research 指出，2019年折叠式OLED市场规模为4.8亿美元，预计到2023年将增长到246亿美元。某种程度而言，OLED面板企业将决定可折叠OLED手机能否成功量产。

    折叠屏手机最大的玄机就是“可以折叠”的屏幕。但是，可折叠OLED显示屏比一般柔性OLED有更复杂的结构，其中就需要使用透明聚合物薄膜(CPI)取代玻璃作为显示屏盖板，这就离不开必备的关键材料——含氟聚酰亚胺。据统计，2018年，涉及透明聚酰亚胺薄膜的全球专利申请共1100项，其中日本申请量高达762项，占全球申请总量的69.3%；而韩国申请量仅有122项，占11.1%。

    日本的意图显而易见：通过限制被日本厂商垄断的含氟聚酰亚胺，遏制韩国OLED的咽喉。那么，当日本对韩国的半导体材料限制令出台后，韩国的OLED产业真的要被卡脖子了吗？
    仅以受影响最大的三星为例，2019年，三星酝酿多年的第一代折叠屏手机Galaxy Fold重磅登场，其CPI盖板由日本住友化学供应。但到了第二年，局面便发生了改变。2020年6月，三星在推出的折叠屏手机Galaxy Z Flip上采用了“UTG+保护膜”的复合型结构，在耐用性测试中可折叠20万次。三星显示表示，这是业界首次实现超薄柔性玻璃盖板的量产和商用。自此，超薄玻璃（UTG）成为折叠屏柔性盖板的又一新方向。
    除了开辟新的方向，韩国还培育本土供应商。韩国政府宣布2020年投入24.1万亿韩元（折合人民币1438亿元）重金自主研发100种关键工业材料，在1~5年内快速实现本土化。2021年，韩国Dowoo Insys成为当年唯一一家量产折叠屏用UTG盖板的厂商，三星通过资本注入成为Dowoo Insys的最大股东，独占其UTG产能。另一方面，针对日本限制的含氟聚酰亚胺，韩国也并非“束手无策”，科隆工业和SKC公司（SK集团旗下的化学和高技术材料生产部门）也研发出了生产氟聚酰亚胺的自主技术。
    以三星为代表的韩国绕过了含氟聚酰亚胺，也绕过了日本。
    韩红彦强调，对于材料厂而言，高端电子材料开发的主要症结在于市场容量小，开发投入大（需要大量高端检测设备），属于重资产、高风险行业。赛迪智库显示产业首席研究员耿怡也指出：“没有完美的材料，只有性能更优、适应性更好的材料。”
    即便是材料强国如日本，具体到每一个日本厂商也需要依靠本国之外的更大市场支撑。即便曾垄断含氟聚酰亚胺90%以上的市场，一旦被另一种应用材料取代，最终是得不偿失。更大的蛋糕，需要合作；隔绝的孤岛，造不出驶向世界的大船。
    今年3月，韩国总统尹锡悦出访日本，自此日韩之间长达4年的“黄金薄膜”较量正式宣告终结。