沒有真空，哪來iPhone！聊一聊iPhone 14發(fā)布會(huì)上關(guān)于真空的核心科技

作者|iVacuum 來源|iVacuum真空聚焦(ID：iVacuum)

北京時(shí)間9月8日凌晨，蘋果舉行秋季新品發(fā)布會(huì)，正式發(fā)布iPhone 14系列機(jī)型，并公布國(guó)行版機(jī)型售價(jià)。全新推出的iPhone 14/Plus、iPhone 14 Pro/Pro Max，包含6.1英寸和6.7英寸兩種尺寸。這是對(duì)其主流智能手機(jī)型號(hào)的更新，取消了mini型號(hào)，而全面擁抱更大的機(jī)身尺寸。

據(jù)悉，iPhone 14將于9月16日發(fā)售，起售價(jià)5999元；iPhone 14 Plus于10月7日發(fā)售，起售價(jià)6999元；iPhone 14 Pro/Pro Max于9月16日發(fā)售，起售價(jià)分別為7999元、8999元。

從iPhone 4開始，蘋果手機(jī)開始走進(jìn)中國(guó)大眾的視野。作為一年一度的“科技春晚”，每次新品發(fā)布會(huì)都會(huì)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。用戶看的是新品的賣點(diǎn)，業(yè)內(nèi)人士看的是核心科技、全球3C產(chǎn)業(yè)鏈的走勢(shì)乃至整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

當(dāng)然，本次iPhone 14系列機(jī)型的發(fā)布也向我們展示了幾項(xiàng)移動(dòng)端的頂尖技術(shù)。值得注意的是，這些核心技術(shù)中，大部分都與真空應(yīng)用密不可分。可以說沒有真空技術(shù)，iPhone 14這件“科技藝術(shù)品”根本不會(huì)存在。

本期以iPhone14為例，聊一聊在手機(jī)研發(fā)制造過程中關(guān)于“真空”那些事。

在說iPhone 14系列機(jī)型之前，我們先來說一說本文主要涉及的真空濺射鍍膜和真空蒸發(fā)鍍膜這兩種主流的PVD鍍膜方式。

● 真空濺射鍍膜的靶材具有高純度、高密度、多組元、晶粒均勻等特點(diǎn)，一般由靶坯和背板組成。靶坯屬于濺射靶材的核心部分，是高速離子束流轟擊的目標(biāo)材料。靶坯被離子撞擊后，其表面原子被濺射飛散出來并沉積于基板上制成電子薄膜。由于高純度金屬?gòu)?qiáng)度較低，因此濺射靶材需要在高電壓、高真空的機(jī)臺(tái)環(huán)境內(nèi)完成濺射過程。

▲ 真空濺射鍍膜工作原理示意圖 

● 真空蒸發(fā)鍍膜是指在真空條件下，通過蒸發(fā)源加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在基板材料表面來獲得薄膜的一種技術(shù)。被蒸發(fā)的物質(zhì)被稱為蒸鍍材料。真空蒸發(fā)鍍膜系統(tǒng)一般由三個(gè)部分組成：真空室、蒸發(fā)源或蒸發(fā)加熱裝置、放置基板及給基板加熱裝置。在真空中為了蒸發(fā)待沉積的材料，需要提供蒸發(fā)熱使蒸發(fā)物達(dá)到足夠高的溫度以產(chǎn)生所需的蒸汽壓。

▲ 真空蒸發(fā)鍍膜工作原理示意圖 

 屏 幕 

iPhone 14和iPhone 14 Plus絢麗的超視網(wǎng)膜XDR顯示屏采用OLED技術(shù)，HDR峰值亮度可達(dá)1200nit，還擁有2000000:1的對(duì)比度并支持杜比視界。iPhone 14 Pro和iPhone 14 Pro Max對(duì)LTPO技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，刷新率最低可下探至1Hz，HDR峰值亮度從1200nit提升至1600nit，戶外最高亮度可達(dá)2000nit，為目前手機(jī)屏幕所能達(dá)到的最高值。可以說，屏幕相比于iPhone13 Pro系列有明顯提升。

上文提到的LTPO技術(shù)，其實(shí)是一種刷新率調(diào)節(jié)技術(shù)，能夠自適應(yīng)屏幕刷新率，通過降低刷新率的方式，降低手機(jī)屏幕功耗，達(dá)到省電的目的。但是它本質(zhì)上還是OLED屏，并沒有修改發(fā)光方法或發(fā)光原理。所以iPhone 14系列機(jī)型的屏幕主要還是運(yùn)用了OLED技術(shù)。

在制備OLED顯示屏?xí)r，真空鍍膜技術(shù)是生產(chǎn)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。玻璃基板要經(jīng)過多次磁控濺射鍍膜形成 ITO玻璃，經(jīng)過ITO基板預(yù)處理后制備OLED材料包括有機(jī)小分子、高分子聚合物、金屬及合金等。為保證大面積膜層的均勻性，大部分有機(jī)小分子薄膜都要通過真空熱蒸鍍來制備。顯示器的性能如分辨率、透光率等都與薄膜的性能密切相關(guān)。

此外，為防止水氧和灰塵進(jìn)入OLED顯示器件內(nèi)部而導(dǎo)致其壽命和性能下降，需要對(duì)OLED進(jìn)行封裝。薄膜封裝是目前主流的OLED封裝工藝，通常依靠PECVD（等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積）方式實(shí)現(xiàn)，或者采用ALD（原子層沉積）工藝達(dá)到產(chǎn)品效果。為了實(shí)現(xiàn)平板顯示產(chǎn)品的抗反射、消影等功能，還要通過真空蒸鍍?cè)阱兡きh(huán)節(jié)中增加相應(yīng)膜層的鍍膜。

 外 觀 

iPhone 14系列的機(jī)身采用精美耐用的航空級(jí)鋁金屬設(shè)計(jì)，提供午夜色、藍(lán)色、星光色、紫色和紅色 5 種配色選擇。

許多用戶表示，iPhone產(chǎn)品擁有絢麗的外觀，這種材質(zhì)的“高級(jí)感”自然離不開它的工藝和材料，除了超精密的切割開槽（外形）、納米注塑（金屬框）、陽(yáng)極氧化（鋁中框）、高光精密拋光、采用專利性高強(qiáng)度性能的材料外，還有一項(xiàng)核心的表面處理工藝：PVD磁控濺射。

磁控濺射鍍膜一直是高端手機(jī)機(jī)型在外殼上所采用的色彩附著工藝，它可以形成不同顏色效果的涂層，能極大地增強(qiáng)產(chǎn)品的外觀金屬質(zhì)感，讓產(chǎn)品的檔次得到提升。據(jù)悉，2017年蘋果首次在iPhone X 上使用了PVD鍍膜工藝為iPhone的不銹鋼中框染色。2020年，蘋果在金色iPhone 12 Pro 上還試水了PVD工藝的升級(jí)版：高功率脈沖磁控濺射（HIPIMS）工藝。

 鏡 頭 

鏡頭方面，Phone 14和Phone 14 Plu搭載全新主攝和前置原深感攝像頭，引入1200萬像素主攝像頭具有更大的傳感器和1.9微米的像素，配備f/1.5光圈和OIS，首次具有自動(dòng)對(duì)焦功能。iPhone 14 Pro的后置主攝升級(jí)到了4800萬像素，f/1.78，24m焦距，新傳感器擁有不同的像素模式。

消費(fèi)電子產(chǎn)品的攝像頭核心器件是模組、鏡頭、光學(xué)材料及元件，而真空鍍膜技術(shù)在光學(xué)鏡頭、光學(xué)傳感器等部件的生產(chǎn)制造中有廣泛的應(yīng)用。

 芯 片 

芯片是手機(jī)的核心元件，iPhone 14和iPhone 14 Plus兩種機(jī)型都采用配備5核圖形處理器的A15仿生芯片，iPhone 14 Pro則搭載了A16處理器，采用臺(tái)積電最新的N4P工藝，內(nèi)置160億顆晶體管，為電源效率、顯示屏和攝像頭帶來性能提升。

芯片制造工藝非常復(fù)雜，下列步驟都需要在真空環(huán)境下完成：

? 沉積：將材料沉積在晶圓上，會(huì)運(yùn)用到PVD（物理氣相沉積）、PECVD（等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積）、SACVD（常壓化學(xué)氣相沉積）、LPCVD（低壓化學(xué)氣相沉積）、ALD（原子層沉積）；

? 刻蝕：選擇性去除晶圓上的材料；

? 離子注入：用離子摻雜硅晶圓表面，以改變材料的電氣特性并增加器件電導(dǎo)率；

? 晶圓搬運(yùn)：晶圓通過轉(zhuǎn)移模塊從處理室 A 移動(dòng)到處理室 B；

? 光刻：定義圖案并將它們轉(zhuǎn)移到設(shè)備的每一層上。分為紫外線UV光刻術(shù)和極紫外光EUV光刻術(shù)。

另外，需要真空計(jì)量和真空檢漏技術(shù)的幫助，確保生產(chǎn)設(shè)施從加工室到排氣系統(tǒng)的真空完整性。

當(dāng)然，關(guān)于手機(jī)生產(chǎn)過程中真空技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些。比如iPhone 14中號(hào)稱有史以來續(xù)航最強(qiáng)的電池，iPhone特有的超瓷晶面板，各種iPhone配件，甚至是隨處可見的手機(jī)保護(hù)膜，其生產(chǎn)過程都需要真空技術(shù)的支持。

所以說沒有真空，就沒有iPhone 14。真空技術(shù)讓我們享受到了科技的快樂與便利。

編者按：本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)：iVacuum真空聚焦(ID：iVacuum)，作者：iVacuum