文/樊文杰 科技百科网创始人 新浪科技频道专栏作家

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来认识一下“大猩猩”

文/樊文杰科技百科网创始人 新浪科技频道专栏作家

今天,智能手机的使用范围已经布满全世界,10名地球人里便有4个在使用智能手机,在美国、中国这样的经济大国智能手机的人口普及率甚至超过八成。智能手机具有优秀的操作系统、可自由安装各类软件(仅安卓系统)、完全触屏的屏幕操作这三大特性,所以除了自娱自乐的日本厂商,智能手机已经在世界范围内彻底淘汰按键式手机,触屏玻璃屏幕自从诞生的那天起便被世界所有的手机厂商人工“置顶”,也许我们能够轻易说出五家以上的手机厂牌,比如说苹果、三星、华为、小米、已经倒掉的诺基亚,但这里笔者要着重为读者引荐一头“大猩猩”,若是没有这头大猩猩,那幺触屏玻璃就不会被安上手机。

大猩猩玻璃(Gorilla Glass),目前世界上使用率最高的手机屏幕玻璃是美国康宁公司(Corning)生产的环保型铝硅钢化玻璃。康宁公司坐落在纽约城以北300多公里的康宁镇,因与公司同名,这座小镇声名鹊起,一度成为硅谷之外全球科技领袖造访美国的热门目的地。作为康宁镇最大的雇主,这家拥有163年历史的材料公司已经紧紧地与这座小镇维系在一起。几乎凭借一己之力,康宁就让其小镇拥有了相对稳定的经济基础。在当地11000名居民中,大约有5000人在康宁工作,康宁已然成为经营所在社区的一份子。

对于康宁这个品牌,大多中国人的认识都停留在厨房用的透明玻璃锅上,但实际上,这家聚焦于玻璃研究的材料公司不仅仅面向大众,还在通过尖端的科研为NASA载人飞船提供玻璃,为哈勃望远镜开发光学系统……

作为康宁公司产品线的冰山一角,大猩猩玻璃隶属于公司五大业务部门中的特种材料部,另外四个部门分别是显示科技部、环境科技部、光通信部、生命科学部。从灯泡到电视显像管,从耐高温玻璃餐具到光纤电缆,从汽车净化陶瓷到实验室玻璃器皿,都有康宁的身影。

由于立足于B2B市场,康宁更多是作为上游企业进行基础研究性的工作,由于不直接面向消费者,这种模式不仅投入巨大而且回报周期漫长。康宁会将每年17%的营收用于研发。除此康宁镇的苏利文园区,康宁还在硅谷、法国Fontainebleau、俄国圣彼得堡、台北、上海、韩国都设立了实验室。

大猩猩玻璃无疑就是这种“耐心资本”下的产物。鲜有人知晓,大猩猩玻璃的前身——Chemcor玻璃诞生于1962年,当时康宁公司在偶然创造出了微晶玻璃并大获成功之后,便启动了一个名为Project Muscle的大规模开发项目,旨在探索用于挡风玻璃更高强度的材料。经过大量实验,这种Chemcor玻璃的各项性能都比传统玻璃要好上不少。

或许是太过前沿价格高居不下,Chemcor玻璃的市场反馈并不好。在缺乏销路的情况下,1971年,康宁玻璃厂关闭了这个Project Muscle项目,Chemcor玻璃随之被打入冷宫。然而,技术不会消失,它在等待一个时机爆发。

没有人想到,Chemcor玻璃重见天日用了34年的时间。2005年,当时摩托罗拉公司发布了Razr V3手机,这部手机成为玻璃显示屏替代高强度塑料的里程碑。受该手机的影响,康宁在2006年底成立了一个不大的团队,考虑重启Chemcor玻璃,探索在手机上应用的可能性。

后 来, 康 宁CEO温 德 尔·维 克 斯(Wendell Weeks)接到了苹果公司ceo史蒂夫·乔布斯的来电,当时乔布斯正在为公司即将推出的iPhone做准备,由于对搭载在这款新设备上玻璃的耐刮性完全不满意,乔布斯希望维克斯能为新设备提供一种玻璃保护屏,这就是后来名震一时的大猩猩玻璃。最后在2010年后,康宁公司开始对Chemcor玻璃进行彻底的技术改造,用于消费电子行业的抗损坏显示。于是第一代苹果手机搭载了第一代大猩猩玻璃。再于是,大猩猩变得一发不可收拾。

2012年1月,康宁公司宣布在CES展会上推出了他们的第二代大猩猩玻璃,并将在2012年5月和消费者见面。新一代的大猩猩玻璃比之前的产品更薄更轻,甚至还可以弯曲,可为触摸屏设备提供更好的保护。2013年1月10日,康宁在CES2013中展示了第三代大猩猩玻璃。与前代比较调整了化学和原子组成的玻璃,从而再度增加原料的密度,使得第三代产品具备更强的耐划痕和凹痕能力。康宁官方称,第三代大猩猩屏将拥有二代屏幕的“三倍”抗划能力。

第三代大猩猩玻璃采用了康宁公司独有的“原生防损”(Native Damage Resistance,以下简称NDR)技术,从分子层面加强了材质强度,能延缓甚至阻止已有损伤的进一步扩大。依靠NDR技术,第三代康宁玻璃不仅拥有更强的抗破损能力,划痕的肉眼可见度也较前减少了40%。即使在受损后,这种玻璃的后续强度也较前代增加了50%。

到第三代大猩猩玻璃被大量安装到手机上的时候,康宁公司已经一飞冲天势不可挡。这条产品线的年营收从零增长到了10亿美元。截至今日,大猩猩玻璃已经应用于全球30亿台设备。在中国,大猩猩玻璃几乎是所有耳熟能详的手机厂商的默认供应商。

对于一家横跨一个世纪的百年公司,与乔布斯的传奇故事不过是康宁一百年多前那个故事的翻版:1879年,托马斯·爱迪生发明灯泡的时候,找到了康宁公司,希望找到一种稳定安全的玻璃灯罩。康宁为爱迪生手工吹制了一个灯泡,后来,康宁制造灯泡玻璃的制程工艺标准延续至今,通过改进工艺流程,如今工厂可以每分钟生产2000-3000个灯泡。历史总是惊人的相似,但每一次传奇的背后都是康宁关于对更强、更薄、更柔韧和更耐刮玻璃配方的探寻。

2014年11月,康宁推出了第四代大猩猩玻璃,这是一款具有无与伦比的抗损性能的玻璃,在现实中从1米高处掉落时,即使掉落到粗糙的表面上,其完好率仍可保持在80%。该款玻璃的坚硬度是竞品铝硅酸盐玻璃的两倍。而用于中国40%设备上的钠钙玻璃在康宁的这项坠落实验中破裂率达到近100%,不过这些设备的制造商不会告诉你他们选用的盖板玻璃是钠钙玻璃。

康宁的顶尖科学家进行了数千个小时的实验来研究玻璃在坠落后的破碎情况以及破碎的原因。从而开发了最为严格的跌落实验,在最近似于现实生活中的街道、人行道以及停车场的粗糙表面上进行测试。结果显示第四代大猩猩玻璃是康宁有史以来最坚韧的盖板玻璃。

依照康宁方面给出的测试、研究数据来看,很多智能手机造成碎屏的原因是由于手机与尖锐的着力面进行接触,在接触之前手机玻璃已经有了细微划痕和破损点。当然了,这其中有很多磨损点是不为人的肉眼所察觉的。如果手机不小心掉到坚硬的地面上时,屏幕就极有可能破碎。

针对这种情况,第四代大猩猩屏幕在耐磨性上要比上一代提升两倍左右。虽然与之相对抗的蓝宝石玻璃同样拥有不错的耐磨性,但在抗摔、抗损方面就显得有些力不从心。

截止今年上半年,大猩猩玻璃共持有80%的硬玻璃市场份额,远远抛开了日本的Nippon Electric Glass、德国Schott等竞争对手。虽然大猩猩的收入仅占康宁集团总收入的15%,但无疑是最优资产,也让很多普通消费者知道了这家公司和它的大猩猩玻璃。

至于竞争对手,虽然诸如Vertu等少量手机以及摄像头组件都采用了蓝宝石屏幕,但康宁并不认为它会最终成为主流,主要原因仍是过脆、易碎。或许康宁的下一个目标是在大猩猩玻璃上集成更强的抗划伤性,来彻底打败蓝宝石玻璃。

展望未来,显然精密的可靠性测试是康宁广泛研究和发展的必备基础,当然研发也是重中之重。目前,新型的3D大猩猩玻璃已经上市,满足了部分移动产品对轻微曲面效果的需求,康宁也将继续在这一领域投入精力,以满足手机厂商们对设备设计的基础需求。当然,这些面板在投入市场之前,都需要经过“酷刑实验室”的考验。

所谓的“酷刑实验室”就是Jon Pesansky和他的团队成员负责的项目,他们每天只专注一件事:打破玻璃。戴上安全眼镜进入实验室,人们可以看到各种弯曲、刺穿、刮伤大猩猩玻璃的工具。一名工人使用机器操纵金属球,从不同的高度坠下砸中玻璃面板,来测试其强度。结果显示,大猩猩玻璃可能并不像蓝宝石玻璃那幺耐划伤,但显然更不易碎。“一些微小的差异就可能决定一件产品是否能够获得市场的青睐。我们要做的就是让大猩猩更加强硬。”Jon Pesansky这样解释。

在成为智能手机常用的显示屏之前,康宁为人所熟知的消费产品也许就是用玻璃制作的汤锅。现在,炖着各色汤水的玻璃厨具的组合还活跃在各个电视购物频道里。而对于康宁工程师来说,它们的产品未来和水接触的时候,应该能够做得更多。比如,在野外生存的时候,只需把手机放进水源,就能够通过手机屏幕和预装的应用软件检测水质的好坏。

大猩猩玻璃(Gorilla Glass),目前世界上使用率最高的手机屏幕玻璃是美国康宁公司(Corning)生产的环保型铝硅钢化玻璃。康宁公司坐落在纽约城以北300多公里的康宁镇,是世界上最着名的特种玻璃生产商之一。迄今为止康宁公司开发了四代“大猩猩”系列产品。截止今年上半年,大猩猩玻璃共持有80%的硬玻璃市场份额,远远抛开了日本的Nippon Electric Glass、德国Schott等竞争对手。

除了手中的那块智能手机屏幕,开发出大猩猩玻璃的康宁,还在筹划一些别的用途。每年,康宁销售收入的8%都会被用于研发。前面提到的快速检测水质,只不过是玻璃上搭载的生物、化学传感器能够实现的众多功能之一。目前,康宁几乎一半的收入来自于显示面板,而其中很大一部分则来自大猩猩玻璃。然而它看到了最大的客户苹果一直以来对蓝宝石玻璃的重视,以及GT Advanced的破产,对于康宁来说,仅仅做一块抗摔的玻璃显然不够。或者说,让大猩猩屏幕仅仅做一块用来显示的面板,显然也是不够的。

将手机屏幕升级为生物、化学传感器是康宁实验室很早之前就开始的计划,研发人员将非常细小的光导管嵌入大猩猩玻璃,令玻璃变身传感器成为可能。此外,苹果公司已经获得了柔性屏幕的专利,在专利的描述中,iPhone、Apple TV等设备的屏幕能够直接当成扬声器来使用。这一专利目前已在康宁实验室得到了证实。

此前,康宁研发人员利用大猩猩玻璃与普通玻璃不同的震动方式,开发出大猩猩玻璃的隔音功能,如今,他们利用这一特殊的震动方式,通过加载一个小型驱动器,令玻璃屏幕能够反过来传导声波,从而令大猩猩玻璃制作的屏幕能够成为高解析度的扬声器。

就在“酷刑实验室”旁边的另外一座研发中心,康宁工程师使用新的激光切割技术令大猩猩玻璃能够被切得非常薄,这样制作出来的玩具甚至能够像塑料一样拥有弹性。研发人员正在开发一款柳树玻璃,其厚度仅有现在经常使用在手机屏幕上的大猩猩玻璃四分之一的厚度,尽管那些生产商还在假设这款玻璃的使用场景,康宁的首席技术官David Morse已经表示对这款新产品充满了信心,毕竟这是一款能够像笔记本一样折叠、翻阅的屏幕,在未来的电子设备上一定会有用武之地。

在今年CES上,康宁发布了一种抗菌的大猩猩玻璃。这种新型的玻璃材料通过将银离子置入玻璃内部,从而实现对藻类、微菌、霉菌、真菌和细菌生长的抑制。研究人员告诉我,抗菌功能会持续在装置中发挥永久性的功效。这意味着大猩猩玻璃将不仅仅用于移动设备的屏幕,还将在医疗、饮食甚至家居方面发挥作用。

除此之外,康宁正在酝酿将大猩猩玻璃推向汽车领域。在康宁公司苏利文开发园区,由大猩猩玻璃制造的挡风玻璃正在进行各项数据的检测,这种挡风玻璃相较于传统的钠钙玻璃,不仅厚度缩短了一半多,而且重量轻了20%。研究人员的初步检测表明,大猩猩玻璃不仅能够降低汽车重心,还能提高燃油效率。据悉,宝马i8将成为首款搭载大猩猩玻璃的车型。

在《乔布斯传》中,有一节谈到了大猩猩玻璃是如何开始用在iPhone上的。在乔布斯给康宁打电话的时候,康宁正好拥有符合苹果需求的玻璃技术,它足够坚硬,后来的结果大家都知道了,大猩猩玻璃和智能手机屏幕紧紧联系在了一起。

在业务的横向拓展中,康宁希望成为一个促成者或赋能者,为一个行业创造核心部件,使它们的产品能够充分发挥效能,并通过自己独有的专利技术获得高利润。那幺接下来,对玻璃行业的下一通重要电话可能是从哪家公司拨向哪家公司?这也许是一个可以期待的问题。