我们每天都在用的屏幕背后,藏着中国显示产业曾一度缺失的重要“拼图”——基板玻璃。它薄如蝉翼,却“重”若千钧;虽然透明易被忽略,却是万亿元产业链的基石。
这块“拼图”如何补齐?如何从无到有、由小及大?近日,《中国电子报》记者一行来到陕西咸阳,走进彩虹显示器件股份有限公司(以下简称“彩虹股份”)高世代基板玻璃生产基地。在这里,我们正真看到的不仅是一条产线、一家公司的诞生与壮大,更是民族工业在关键基础材料领域奋力突围、挺直脊梁的一个缩影。
从普通的沙石变成大如床、薄如翼、平如镜、净无尘的透明基板,中间要经历多次极限挑战:不能有丝毫瑕疵、不容一点形变、“纳米级平整度”是对它的基础要求,因为任何一丝变化都可能会引起下游面板良率骤降甚至整片报废。
为一睹这场“透明炼金术”的真实场景,《中国电子报》记者登上彩虹股份高世代基板玻璃生产基地的三楼。眼前,数十米高的热端熔炉犹如静静矗立的黑色钢铁巨兽。在1500℃的高温下,琥珀色的特种玻璃液如熔金般缓缓沿特制溢流砖两侧倾泻,在空气中悄然汇合、延展,最终凝结成一张张2.2米×2.5米的超薄基板玻璃。
穿过万级洁净车间,在后端产线上,记者看到数条机械臂正轻柔地搬运着这些脆弱而珍贵的玻璃基板——如此大面积、超薄材质,全程无损流转,令人叹为观止。
来到中央控制室,记者看到严阵以待的工程师们正紧盯着屏幕上跃动的数据,实时微调工艺参数,以实现微米计的产品变化,确保每一片产品的质量如一……
这看似流畅高效的生产背后,是彩虹股份二十余年如一日的技术攻坚。数百项核心专利构筑起坚实的技术护城河,更支撑起一场关乎产业安全的战略突围。
基板玻璃的自主可控,不仅关乎一家公司的成败。在全球显示产业格局深刻重塑的今天,其国产化甚至决定着中国从“面板大国”向“显示强国”的关键一跃。
中国已是全球最大的显示面板生产国。Omdia数据指出,中国大陆液晶面板产能占全球近75%,稳居世界第一。但长期存在的“产能大、核心材料供给少”的结构性矛盾不容忽视。
作为TFT-LCD和OLED面板的基础承载材料,基板玻璃占面板总成本的15%~20%,如此关键的材料长期依赖美国康宁、日本旭硝子(AGC)和电气硝子(NEG)等国际巨头。Omdia多个方面数据显示,我国高世代基板玻璃的国产化率(不包括中外合资和外资中国工厂的供给)约一成左右。尽管不乏国内企业投身研发,但真正具备高世代量产能力并通过市场验证者寥寥无几。截至目前,彩虹股份是全球第四家、中国首家实现G8.5及以上高世代基板玻璃稳定量产的企业。
“建成先进的面板生产线已经不是难事,但如果基板玻璃断供,整条线立刻停摆。”在此前采访中,多位业内人士反复强调这一现实风险,“这就像盖大楼,没有牢靠的地基,楼再高也不安全。”
正因为如此,工信部《重点新材料首批次应用示范指导目录》多次将基板玻璃列入其中。地方政府在“十四五”专项规划中,将包括基板玻璃在内的显示关键材料发展作为重点,以期构建安全可控的产业链供应链。
彩虹股份的使命,正是为中国显示产业铸就一块真正属于自身个人的“底板”。值得庆幸的是,从昔日制约产业高质量发展的最大“绊脚石”,到如今支撑自主供应链的坚实“铺路石”,在彩虹股份的坚持下,中国基板玻璃产业终于实现了历史性突围。
在全球显示产业链中,基板玻璃作为面板制造的“基石”,其技术壁垒极高。目前基板玻璃的主流工艺分为两类:一类是以康宁、电气硝子为代表的溢流法;另一类是以旭硝子为主的浮法。其中,溢流法凭借“无模具、仅与空气接触”的成型优势,可天然形成超光滑表面,无需后续研磨,在8.5代及以上高世代大尺寸面板领域占据80%以上市场占有率,是行业主流。
溢流法原理看似简单——熔融玻璃液从特制溢流砖两侧自然下垂,在底部汇合形成连续薄板。但要实现稳定量产,却是一项融合热力学、材料科学、精密机电控制与超净环境管理的系统工程。
彩虹股份涉足基板玻璃始于2003年,但并非“从零开始”。彩虹股份前身为老牌显像管生产企业,在显示玻璃熔制、澄清、成型等领域有深厚积累。彩虹股份总经理徐剑向《中国电子报》记者介绍说:“虽然溢流法与传统压制成型不同,但高温熔融、气泡控制、成分均匀性等底层逻辑相通。”
这些经验能为彩虹股份在尝试制造基板玻璃时提供一定技术基础,但也只限于入门,若要制造出符合时代需求的大尺寸液晶基板玻璃产品还有太多困难摆在眼前。
起步之初,彩虹股份面临“三无”困境——无核心设备、无关键材料、无先进的技术。“我们没可以千锤百炼的溢流砖,没有条件成熟的高温熔炉,买不来关键高端装备,找不到符合标准要求的耐火材料、金属部件等,一切都要自主研发。”彩虹股份电子玻璃研究院副院长徐莉华在接受《中国电子报》记者正常采访时回忆道,“团队只能在‘黑箱’中摸索前行。前五个月几乎每天都在试错,吃住都在厂里,晚上十点多还在复盘数据。”
最终,通过反复调整玻璃料方、优化热端结构、重构操作规范,彩虹股份于2008年9月成功拉出首片合格产品,实现历史性突破。
之后,彩虹股份的创新步伐开始加快:2011年生产出我国第一片G6基板玻璃;2016年生产出我国第一片G6高铝盖板玻璃;2017年率先实现G7.5基板玻璃产业化;2020年实现G8.5+基板玻璃自主生产和批量供应……如今,彩虹股份慢慢的变成了国内基板玻璃产业有突出贡献的公司,并与国际先进在同一平台竞争。彩虹股份这一成就的背后,是二十余年持续技术攻坚。
徐剑向记者感慨道:“回望二十年征程,支撑我们走到今天的,不仅是技术积累,更是坚定的信念。一方面,我们坚信‘外国人能做到,中国人也一定能做到’;另一方面,我们更深刻认识到:显示面板产业规模超1.5万亿元,中国已居全球首位,而基板玻璃作为最核心的基础材料,若持续依赖进口,一旦遭遇断供或贸易封锁,整个产业链安全将面临不可控风险。因此,基板玻璃国产化不是选择题,而是关乎国家产业安全的‘华山一条路’。”
“正因为如此,即便多次面临‘过不去就停摆’的生死关卡,我们始终未曾退缩。因为这不仅是彩虹股份一家公司的使命,更是保障中国高端显示产业自主可控的关键一步。”徐莉华感叹道。
每一家高科技企业大部分会选择将核心技术牢牢掌握在自己手里,高端玻璃制造也是如此。在技术摸索的早期阶段,彩虹股份就清醒地认识到:在技术“买不来、仿不了、要不到”的情况下,只能靠自己的力量研发、试错、改进。毕竟,技术原理是清晰的,技术方向是被验证过的,中国人没理由走不通。
彩虹股份没选绕道或妥协,而是毅然走上一条最艰难却也最彻底的道路:全链条自主研发。从玻璃配方、热端装备、成型工艺到检验测试标准,每一个环节都从零构建。单靠一己之力难以成事,彩虹股份将目光投向国内有潜力的非公有制企业和改制国企,以明确的技术指标为牵引,推动“需求方”与“供给方”深度协同、联合攻关。
以溢流砖为例,这一核心部件需在1300℃高温下长期稳定运行,早期国内无一家材料企业能满足其严苛性能要求。彩虹只能“带着指标找伙伴”,最终锁定一家原本只生产工业耐火砖的厂家。双方一同制定技术路线,投入数千万元研发经费,历经三年反复试验,终于开发出可满足产线服役要求的国产溢流砖材料。
类似的故事也在贵金属领域上演。一家此前从未涉足耐超高温(>1650℃)贵金属材料领域的加工厂,在彩虹股份的指导下,从零起步搭建高纯铂铑合金提纯与精密加工体系,如今已成为“铂金通道”贵金属材料的战略合作供应商。
这些材料在国内本无应用先例,合作企业甚至从未接触过显示行业。但正是在彩虹股份的持续牵引下,他们逐步建立起匹配国际标准的工艺能力、检测体系和质量管控流程。
“我们不是简单采购,而是与产业链伙伴深度绑定、一同成长。”徐剑强调。这种“需求牵引+联合开发”的创新模式,不仅破解了自身“卡脖子”难题,更激活了整个上游生态的技术跃迁。
《中国电子报》了解到,截至目前,彩虹股份已带动40余家上下游企业建立紧密协作机制,通过技术共享、联合研发、订单协同等方式,实现产业链高效运转,部分配套企业也已经成长为国家级专精特新“小巨人”。这种由“链主”企业引领、全链协同升级的实践,成为中国制造业补链、强链、延链的鲜活样本。
由于遭遇了国外先进在技术、装备、材料等维度的全面封锁,彩虹股份在突围过程中被迫构建起覆盖配方设计、产品研究开发、关键材料、核心装备、工程集成、工艺控制、中试验证、检验测试标准及终端应用的全链条自主创新体系。而这一体系的建立,反过来又强力驱动了国内配套产业的整体升级,为我国新型显示产业的快速、健康、安全发展提供了坚实支撑。
在技术路径探索上,彩虹股份始终脚踏实地,采取“阶梯式发展”策略:在研发初期,彩虹股份选择先攻克5代线获得入场资格,然后发展6代线代线为过渡平台验证新技术,最终于2020年成功下线代基板玻璃;在向更轻薄产品探索时,5代线毫米厚度,一年内即实现0.5毫米量产,后续逐步攻克0.4毫米、0.3毫米等更薄规格。这种循序渐进的技术演进体现了彩虹股份对于“拉引速度—厚度控制”这一核心技术Know-how的深度掌握——通过精准调控下拉速率,在重力基础上实现厚度微调,满足面板厂商对轻薄化与成本优化的持续需求。
经过多年技术攻关,彩虹股份已在咸阳、合肥等地建成生产基地,形成了从G5、G6、G7.5到G8.5,从0.3毫米到0.7毫米厚度的液晶显示用基板玻璃系列新产品,特别是G8.5基板玻璃生产线项目的建成,更证明了我国在高世代基板玻璃领域的技术先进性。
“从6代线代线,虽然基板玻璃面积只大约翻了一倍,但技术难度却呈指数级增长。”徐莉华用一个生动的比喻解释道:“这就像划小船和开航母,虽然都是船,但动力系统、结构强度、操控逻辑完全不同。”
事实上,在8.5代线成功量产的背后是无数次濒临失败的煎熬,其中,最难通过当属“生死两道关”。
溢流砖是溢流法工艺的核心,所用材料属于高纯度氧化铝锆英石复合陶瓷,需在1300℃以上连续运行5~6年,其热膨胀系数、高温强度、抗侵蚀性等指标均需精确控制。随着基板玻璃尺寸增大,砖体跨度超过3米,重量剧增,在高温下极易中间下垂,如同挑扁担。一旦变形,玻璃厚薄不均,整条产线报废。
依托平板显示玻璃工艺技术国家工程实验室,彩虹股份构建了覆盖料方设计、热端装备仿真、工艺参数优化的全链条研发能力,并建设专用实验线代线的生产提供“预演场”。
“最初5代线代线,我们一定要让它扛住一个窑期。”徐莉华表示,针对G8.5代溢流砖必需达到的服役目标,我们反向推导出材料一定要达到的性能参数,再据此指导材料开发;同样,为实现10微米以内的厚薄均匀性,我们通过仿真计算、结构优化和验证手段的创新,确保设计目标可实现,而非“先做再试”。
最后,彩虹股份联合国内一家耐火材料企业,从配方、烧结工艺到微观结构全面攻关,将大幅度的提高材料核心理化性能,终于研制出适用8.5代线的锆英石质溢流砖。“国产溢流砖产品关键性能已达到国际领先水平。”专家表示。
基板玻璃良率挑战之严峻,远超常人想象,大多数来源于两大维度:一是平整度控制,G8.5基板玻璃单片面积近5.5平方米,厚度仅0.5毫米,却要求在整个板面上厚薄差严控在10微米以内——这相当于令一张A0尺寸(约1平方米)纸张的表面起伏不超过一根头发丝直径的十分之一;二是微缺陷控制,基板玻璃对内部气泡、结石、金属杂质等缺陷近乎实行“零容忍”标准——每数百片中仅允许极个别存在微米级瑕疵,任何肉眼不可见的微小缺陷都可能会引起下游面板制作的完整过程失败或寿命缩短。
在首条G8.5生产线调试初期,彩虹研发团队一度因洁净度不达标而陷入僵局。局部区域百级甚至更高标准的洁净环境稍有波动,便会在玻璃板形成难以察觉的微粒缺陷。“整整一个月,我们地毯式排查了窑炉、铂金通道、成型区、原料过滤系统,甚至连车间空气的洁净等级都重新校准。”一位参与攻坚的工程师回忆道,“那一段时间,没人敢说‘做不出来’,因为所有人都清楚,一旦放弃,整个国产化战略就可能就此停摆。”
面对近乎苛刻的工艺极限,彩虹研发团队通过建立全流程污染防控体系、优化熔融气氛控制、升级原料纯化工艺,并引入在线缺陷检验测试与智能反馈机制,最终攻克了这一瓶颈。G8.5基板玻璃不仅成功实现稳定量产,各项关键指标均达到甚至部分超越国际主流产品质量标准。其产业化成功,标志着我国真正具备了高世代基板玻璃的自主供应能力,成为迈向“显示强国”进程中一座具有里程碑意义的坚实基石。
在稳固G8.5大规模量产能力的基础上,彩虹股份并未止步,而是加速向技术制高点迈进。近年来,公司持续投入研发资源,积极布局更高世代基板玻璃技术,力图在全球竞争中掌握主动权。
2025年9月,彩虹股份在投资者互动平台明确说,G9.5研发技术正按计划稳步推进。有必要注意一下的是,这一代际并非以扩大玻璃尺寸为核心目标,更多是聚焦于“提质增效”。“G9.5不是简单的尺寸升级,而是对整个工艺流程的系统性优化。”徐莉华解释道,“它相当于在现有产线上做一场精密‘手术’,而非推倒重建。”
通过G9.5技术,彩虹股份对熔融工艺参数、溢流砖结构设计及自动化控制管理系统进行了深度重构。结果显而易见:应用了G9.5技术的G8.5产线%,产品综合良率跃升至95%以上,单位制造成本显著下降。业内人士指出,这一策略不仅有效巩固了彩虹股份在主流市场的成本优势和交付能力,更为更高世代基板玻璃技术的突破积累宝贵经验。
根据Omdia数据,目前,完全国产化的高世代基板玻璃的供给率约10%,即便加上中外合资和外资中国工厂的供给,也还有近一半的进口需求。
“我国基板玻璃的国产化增量空间至少还有30%的缺口。”彩虹股份方面分析指出,国产基板玻璃“物美价廉”,这对于以彩虹股份为代表的本土基板玻璃企业来说,是巨大的市场机会。
据悉,彩虹股份G8.5的规模量产已推动产品单价下降20%~30%。这一价格变化对面板厂商,尤其是对成本高度敏感的中大尺寸面板制造商具有极强吸引力。
可以预见,随着更多本土高世代基板玻璃产线陆续投产,完全国产化基板玻璃的供应能力有望在未来几年提升至20%~30%,不仅能缓解供应链风险,更将重塑全球供应链的成本结构与议价逻辑,全球基板玻璃市场格局或将生变。
然而,就在彩虹股份加速发展高世代进程之际,来自国际巨头的压制也同步加剧。2024年底至2025年初,美国国际贸易委员会(ITC)两次发起“337调查”,指控彩虹股份、TCL华星光电、惠科等中国企业侵犯其基板玻璃相关专利及商业机密,并在全球多地发起多起关联诉讼。
面对这场没有硝烟的围堵,彩虹股份并未退缩。“近年来遭遇的‘337调查’等外部挑战,反而倒逼我们加速技术自主与知识产权布局。”徐剑坦言,“事实上,核心技术是‘买不来、仿不了、要不到’的。唯有把关键材料、核心工艺和知识产权牢牢掌握在自己手中,中国显示产业才能真正挺直腰杆,在全球舞台上赢得尊重与话语权。”
推动技术创新,始终是彩虹股份发展的核心内核。面对显示技术快速演进与市场需求升级的双重驱动,公司早已谋篇布局,确立“两条腿走路”的创新战略:一方面“做优存量”,通过持续优化工艺、延长装备寿命、提升产品一致性,夯实高世代基板玻璃的量产优势;另一方面“开拓增量”,围绕OLED/Micro-LED基板玻璃、柔性玻璃、微晶玻璃、特种功能玻璃及玻璃封装等前沿方向,系统性构建材料体系、核心装备与工艺技术储备。
这一战略在OLED用基板玻璃领域已见成效。由于AMOLED面板制程温度高达500~600℃(远高于液晶的200~300℃),对基板玻璃的耐热性、热线胀系数和表面平整度提出极限要求——厚薄差需从10微米压缩至5~7微米,内部缺陷容忍度趋近于“绝对零瑕疵”。针对这些挑战,彩虹股份在玻璃组分设计、熔融控制与成型工艺上实现多项突破,成功开发出满足高端OLED产线需求的专用基板产品。
与此同时,彩虹股份积极联合高校、科研院所及产业链伙伴,加速技术外延。目前,其微晶玻璃已实现产业化,柔性玻璃等关键技术攻关也在稳步推进,为未来多元化应用奠定基础。
事实上,彩虹股份的视野早已超越传统显示边界。在巩固基板玻璃主航道的同时,公司正以前瞻性眼光布局战略性新兴产业。
据徐剑透露,先进封装玻璃与低轨卫星相控阵天线基板已被列为企业两大重点新方向。“显示玻璃只是起点。”他强调,“我们要把玻璃作为一种基础性功能材料,深度融入芯片、商业航天等关键赛道。”
在先进封装领域,玻璃正逐步替代传统有机基板,成为下一代高性能芯片封装的核心材料。据行业预测,到2027年,全球先进封装市场规模将达1500亿美元,玻璃基板有望占了重要份额,已成为全世界科技竞争的新高地。彩虹股份正依托其在超薄、高纯、高温玻璃制造方面的深厚积累,攻克激光打孔、电镀铜、多层布线等复杂工艺,并完善对材料电绝缘性、热机械匹配性和尺寸稳定性的严苛要求。
在商业航天赛道,彩虹股份已与多家航天企业展开合作,研发用于低轨卫星相控阵天线的特种玻璃。该产品需在剧烈温变环境中保持结构完整性,并满足亚微米级精度控制。目前,样品已成功研制,预计2026年实现小批量生产,迈出进军太空材料领域的关键一步。
回望来路,从2003年实验室里的几块碎玻璃,到如今年产3000多万平方米的高世代基板玻璃;从被技术封锁、遭市场质疑,到如今与国际巨头同台竞技。彩虹股份二十年来沿着“华山一条路”登向高峰。这条路没有捷径,唯有自主创新。
“玻璃的生命周期很长,但企业的生存窗口期很短。”徐剑表示,“唯有以技术自信为底座,以产业安全为使命,才能在这场没有硝烟的战争中赢得未来。”这句话,正是彩虹二十年奋斗精神的注脚。
如今,这块曾长期缺失的透明“拼图”,不仅补全了中国显示产业链的关键一环,更有力托举着中国从“显示大国”迈向“显示强国”的宏伟梦想。随技术边界的不断拓展与产业链协同效应的深化,彩虹股份所代表的中国新型显示产业,必将迎来更加广阔的发展空间,为全球高端制造贡献不可忽视的中国方案。
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