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市工智院:柔性电子的内涵特点与发展机遇

http://www.zhimeiwuyi.com    中国宁波网2021/12/16 09:10稿源:宁波日报

  市工业和智能经济研究院

  随着现代科学技术的发展,在信息技术、新材料、新能源等领域,特别是交叉融合方向,正涌现出一批能够改变科技、经济、社会格局的颠覆性技术。柔性电子就是在学科高度交叉融合基础上产生的颠覆性技术,能够突破经典硅基电子学的局限,为电子器件设计集成、能源革命、医疗技术等领域的变革等提供创新引领,是引领未来产业发展的重要技术之一。本期刊发的文章,结合当前柔性电子的发展前景和宁波实际情况,梳理分析了宁波发展柔性电子的重要意义和产业基础,并就如何聚焦“中国柔都”建设目标、加快柔性电子产业发展提出政策建议。    

  1、柔性电子产业链

  柔性电子:是指在柔性可延展的塑料或薄金属基板上制作有机或无机材料电子器件的电子技术,通过卷对卷输送柔性基板完成材料制备、沉积、图案化和封装工序。相较于传统CMOS电路中的刚性系统,柔性电子突破了经典硅基电子学的局限,实现产品处于一定范围内弯曲、折叠、扭转、压缩、拉伸时,仍具有高效光电性能、高可靠性和集成度。

  柔性电子产业链上游包括产品制造所需的主要材料与设备,主要有发光材料、柔性基板、镀膜设备等。中游以柔性电子器件生产制造为主,主要有柔性显示屏、柔性电路板、柔性传感器等。下游应用领域主要有电子类产品、航空军工类产品、医疗设备、汽车产品等,目前柔性电子终端产业化应用主要集中在智能手机、液晶电视、平板电脑、车载产品等领域。

    2、柔性电子的特点

  一是柔性电子制造工艺高效且成本低。传统半导体电子产业采用光刻技术存在制造设备庞大,用料费浪费大,成本高的问题。柔性电子采用印刷的方式替代传统半导体产品、组件及线路的光刻制造技术,相较于光刻技术,卷对卷印刷方式可实现印制上去的面积等同于使用的面积,其使用率在90%以上,大大降低了原材料的浪费。

  二是柔性电子技术应用领域可广泛拓展。柔性电子是在柔性基底材料上形成电路的技术,突破传统电子应用限制,可拓展至多个行业领域。在人机接口、智能机器人、仿生假肢等智能化系统中应用潜力较大。还可应用于医疗健康领域的柔性皮肤、“人联网”工程、航空、深海探测领域的可穿戴设备,军事国防中的隐身技术、单兵通信,服装纺织领域中的智能纺织品,消费电子领域的柔性显示、柔性电路板、柔性电池、柔性压力传感器和柔性玻璃等领域。

  三是柔性电子技术可深度融合多领域前沿技术,推动产业革新。柔性电子整合了电子电路、电子组件、平面显示、纳米技术等技术,横跨半导体、封测、材料、化工、印刷电路板、显示面板等产业,可协助塑料、印刷、化工、金属材料等传统产业转型,提升产业附加值。随着机械、光电技术的不断发展,柔性电子深入交叉融合人工智能、材料科学、印刷电路、健康科学、微纳制造、能源科学等科学技术,进而引领信息科技、健康医疗、再生能源等领域的变革,带动万亿规模市场,柔性电子技术发展将为产业结构和人类生活带来革命性变化。

  3、柔性电子的发展机遇

  一是新基建带动万亿柔性电子市场需求。新基建的兴起,为硬件设备产业带来了新的市场。特别是在新基建聚焦的公众交通、新能源汽车、工业互联网等领域,大量智能终端将取代人工服务,成为直面大众、带来便利生活的服务窗口,这些智能服务窗口对人机交互提出了更高的需求。不同于人工服务的主动性,智能终端必须覆盖更多场景,但当前人机交互主要界面所使用的传统刚性显示屏,由于体积、重量、形态、能耗等因素而受到很多场景限制。具有轻、薄、柔、艳、低能耗等特点柔性电子器件,有效地解决了现有矛盾。

  二是5G广泛推广支撑柔性电子产品应用场景拓展。5G具有高速度、低时延、高可靠等特点,5G的商业化落地将推动柔性电子产品向智能交通、智能家居、智慧医疗和工业互联网等应用场景拓展。在智能移动终端领域,5G的商用化推动半导体显示面板出货量的增加。在智能交通、智能家居及可穿戴领域,5G技术的服务对象将是人机物的全面互联,全柔性显示屏、全柔性传感器等作为显示终端及人机交互接口将长期受益于智能交通、智能家居等产业发展。在智慧医疗、工业互联网等领域,随着柔性电子技术的成熟,医疗设备及工业设备对柔性电子产品的需求有望拉动柔性电子市场的进一步扩张。

  三是国家持续出台相关政策支持柔性电子行业发展。2016年-2020年期间,国务院、工信部、发改委等国家部门围绕柔性显示技术出台各类政策文件。2018年8月,工业和信息化部、国家发改委发布《扩大和升级信息消费三年行动计划(2018-2020年)》,提出要加快新型显示产品发展,支持企业加大技术创新投入,突破柔性面板等量产技术来带动产品创新。2020年9月,国家发改委等四部门联合发布《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导》,提出加快新一代信息技术产业提质增效,其中聚焦重点产业投资领域包括新型显示器件的核心技术攻关。

  四是柔性可折叠屏迎来市场发展双重契机。一方面,有机发光原材料价格下降,推动柔性显示屏成本下降。目前,有机发光材料约占柔性显示屏原材料成本的60%,随着磷光OLED发光材料专利保护的失效,磷光发光材料供应厂商增多,促使柔性显示屏的生产成本下降。另一方面,柔性折叠屏逐步成为新一代电子产品的主流配置。柔性显示屏既能满足下游应用终端企业屏幕产品差异化设计需求,也能满足消费者对电子产品使用舒适感的需求,即将广泛应用在智能手机、车载显示、可穿戴设备、电视机等领域。三星、华为、OPPO等企业纷纷发布折叠屏旗舰机,显示器制造企业LG发布世界首款可卷曲电视。随着全面屏向曲面屏、折叠屏和弯折屏等多元化方向发展,将不断带动柔性电子行业的发展。

编辑: 朱晨凯
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