藍寶石釋疑及其為何暫不可能成為 iPhone 表面玻璃

作者 | 發布日期 2014 年 04 月 25 日 16:16 | 分類 Apple , iPhone , 手機
sapphire crystal glass

近來 Apple 蘋果公司在藍寶石水晶玻璃材質上動作頗多,讓各方不斷有各種猜想,甚至開始好奇藍寶石是怎麼樣的材質、用途,以及其從何而來,因此《科技新報》在這裡匯整了一些與藍寶石相關的問題,提供給大家快速的解答。



  • 藍寶石水晶玻璃到底是什麼東西?

其實目前在產業中談到的藍寶石的正式名稱,其實全文應是藍寶石水晶玻璃(Sapphire Crystal Glass),它與藍寶石(Sapphire)基本上是同樣的東西,差別是只是在人工製作與天然產生的差異;而人工藍寶石相對少了許多元素,因此可說較為「純淨」(不過價格也低於天然藍寶石)。

Optical Sapphire Boule

 

  • 透過藍寶石水晶玻璃出去會變藍嗎?

天然藍寶石之所以會呈現藍色在於其成分中有鐵、鈦等其他成分所造成的,雖然在製作人工藍寶石也可以添加類似的化學元素來呈現色彩,但製程繁複,因此一般藍寶石水晶玻璃其實是無色透明的,所以看起來並不會變藍。

 

  • 人工藍寶石是如何製作的?

人工製作藍寶石最早由法國法學家 Auguste Verneuil 在 1902 年最早成功能完成,主要是在高溫高壓下使氧化鋁(aluminum oxide)結晶化來產生。而商業化的藍寶石水晶玻璃在不斷精進之下則有多種產生方式。目前市場主要的生產方式有四種,各有其優缺點。

Screen Shot 2014-04-25 at 11.43.12 AM(圖片來源:LEDinside)

 

  • 藍寶石水晶玻璃用途為何?

由於藍寶石水晶玻璃有著絕佳的硬度,早期運用在高級腕錶的表面玻璃,或做為防彈玻璃的部份材質,航空領域也有不少運用。在 LED 發展下,也成為其襯底的材質。而近來也導入在智慧型手機上,取代了相機鏡頭或指紋辨識的表面保護玻璃,甚至有成為未來手機觸控玻璃。

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  • 藍寶石相較於與傳統玻璃或康寧大金剛玻璃相比有多硬?

以礦物來相對劃分礦物硬度的標準的莫氏硬度(Mohs scale of mineral hardness
)來說,其中硬度最低的為滑石為 1,最高的為鑽石的 10,一般的鋼鐵的硬度約為 4,但部分的硬化鋼則可高達 8。。

至於玻璃的硬度依種類不同約在 5.5 到 7 之間 9,目前在智慧型手機中常用的康寧(Corning)Gorilla Glass 的硬度則約在 7 左右,藍寶石的硬度則高達 9,僅次於鑽石。

 

  • 藍寶石的優缺點為何?

藍寶石最大的優點除了上述的硬度外,也有較佳的韌性,約是 Gorilla Glass 的 4 倍以上,藍寶石水晶玻璃為 3MPa.m0.5, Gorilla Glass 大約是 0.7MPa.m0.5。除此之外,藍寶石也有絕佳的導熱性,甚至可當成散熱片,介電常數也優於玻璃,用於觸控面板上靈敏度更高。

相對的藍寶石水晶玻璃也伴隨著許多缺點,與一般手機使用的康寧 Gorilla Glass 相較之下,如其透光度較差、重量較重,且有著易碎的問題,然後最重要是單價高,達到 Gorilla Glass 的 5 倍到 10 倍之多,且加工成本也高。

 

  • iPhone 會使用藍寶石水晶玻璃做為螢幕嗎?

從市場與蘋果近來投資 GTAT(極特先進)的大動作,說它不準備將藍寶石水晶玻璃用在 iPhone 上想必是沒人相信的,根據先前我們的估算與最近其他投資與產業分析報告來看,從 GTAT 的產能來估算,想在 2014 時達到蘋果 iPhone 新機所需的量是不太可能的。

首先根據 LEDinside 協理儲于超從蘋果自 GTAT 購得的 500 台長晶機來推算其產能與生產所需時間,以蘋果一年所需一千萬片來計算,就可從下表中明白看出,實際現有產量與需求量間有著巨大落差。也就是在 2014 年時,GTAT 的產量大概只有蘋果 iPhone 需要量的三分之一而已。

Screen Shot 2014-04-25 at 11.44.33 AM▲ 目前來看藍寶石水晶玻璃產能根本不足以供應 iPhone 生產所需(圖片資料來源:LEDinside)

Screen Shot 2014-04-25 at 11.42.26 AM▲ 根據來自元富證券對 GTAT 藍寶石的出貨量推算也有類似的結論。(圖片資料來源:元富證券)

 

不過就目前藍寶石水晶玻璃其生產的量倒足以供應 iPhone 相機、Touch ID 指紋辨識所需,由於這兩者的尺寸都不大,就算新一代 iPad 鏡頭與 Touch ID 都改採用藍寶石水晶玻璃也足以應付。

目前從上游供應鏈得到的消息是蘋果的確有要求廠商準備相關元件的訊息,看來蘋果是有打算把藍寶石水晶玻璃用在 iPhone 的觸控玻璃上,不過就整個產能的進度來看,不會是 2014 年。

 

  • iPhone 今年趕不上,那傳言中 iWatch 呢?

目前看來,蘋果的 iWatch 表面用的確用的是藍寶石水晶玻璃,由於藍寶石水晶玻璃本來在高級的腕錶上本來就是其應用的範圍,因此 iWatch 採用藍寶石水晶玻璃其實不但不意外,反而讓人覺得理應如此。

最後小小爆料一下,目前聽到的消息,iWatch 使用的藍寶石水晶玻璃切割形狀呈現正方式,不免讓人聯想到,其樣式是否會如同蘋果早期 iPod nano 加上錶帶的樣子有點接近!

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