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電子整機制造技術100年發展史,有蘋果華為中興小米的故事 | 科技老兵戴輝

科技老兵戴輝 ? 來源:科技老兵戴輝 ? 作者:科技老兵戴輝 ? 2022-11-16 02:56 ? 次閱讀

第一章:從電視、電話+PC、手機智能汽車,電子整機產品制造業屢攀新高

1978年,中國開始改革開放,正好趕上全球電子信息產業騰飛。因為具有巨大的制造紅利和工程師紅利,中國一躍成長為全球最大的電子整機產品制造地。

1、80年代,電視機在中國大陸普及,引入日本技術,國內有了100多條生產線。。

2、90年代,電話通信網絡普及,互聯網啟蒙,電腦需求也暴漲。

從香港延申到內地的電話機產業,行銷全球。我寫過一篇文章介紹這段歷史:第一顆銷往全球的爆款“中國芯”。

單純的個人計算機(PC)主要是專業用途(打字、科研、設計等),需求并不大。

電話機普及后,通過細細的電話線進行遠程聯網,互聯網啟蒙,世界變成“平的”(the world is flat),地球成為村落。

PC需求暴漲,進入千家萬戶。2000年的臺式組裝機還高達一萬元(我很肉疼),后來需求量上去后,價格就暴跌了。

基于PC的互聯網有句話:On the Internet, nobody knows you're a dog(互聯網上,沒人知道你是一條狗)。

3、00年代,GSM功能手機全球普及到個人,移動互聯網誕生。

中國芯片產業也隨之崛起。科技老兵戴輝做出重要貢獻。

我寫過兩篇文章:
中國芯片往事,以及背后的山寨機風云和ODM產業崛起
GSM三十載,中國科技推動全人類文明大發展

移動互聯網有詩曰:少壯不努力,長大玩手機;春眠不覺曉,醒來玩手機;舉頭望明月,低頭玩手機;排隊測核酸,悶聲玩手機。

4、2007年蘋果重新定義的智能手機誕生,是“美中聯合創新”

最早是在富士康龍華廠成功制造,很多新工藝在這里得以實現。然后有了三星和“華米OV榮傳”。當前,九成蘋果手機依然在中國制造,蘋果制造供應鏈很發達。千萬別讓蘋果跑了!

5、疫情中,智能電動汽車產業爆發。

時代大潮滾滾向前,一浪推一浪。全世界努力了70年,在人工智能AI)上獲得突破,就是深度學習(deep learning)。

人工智能革命又誕生了。

特斯拉在上海臨港的超級工廠開工引爆產業,再一次締造了“美中聯合創新”篇章。傳統車廠、新勢力、手機廠都蜂擁進入這個賽道。

中國汽車工程學會會士陳上華先生告訴我:不智能,無汽車。同濟大學朱西產教授告訴我:自動駕駛是“詩和遠方”,如果真的可以實現,那我們就要重新思考,汽車是不是還只是一個交通工具?!券商們對特斯拉和比亞迪的電動車進行了拆解,發現有好多

電路板,還有密密麻麻的元件。汽車也從經典的機械變得越來越像一個大號的電子設備。

6、燃油車和電動車纏斗百年,中國成兵家必爭之地

因為汽油的能量密度比電池高很多,很多年里,油車一直是占據了決定性的優勢。

我曾赴德國汽車城斯圖加特參觀奔馳汽車博物館和保時捷汽車博物館。從1886年卡爾·奔馳發明汽車開始,燃油車持續繁榮上百年。

我見過1914年的油電混動汽車——TheGalt Gasoline-Electric,依靠電池可續航30公里。而1881年誕生于柏林的有軌電車因走固定路線,該技術一直延續到今天。

隨著技術的進步,燃油車面臨著智能化和電動化的巨大挑戰,而中國市場成為了兵家必爭之地。需要說明一下:傳統燃油車也可有輔助智能駕駛功能(如防前撞AEB),還可提供混合動力(hybrid)。

德國品牌汽車(如BBA)的1/3市場在中國。2022年11月4日,德國總理奧拉夫·朔爾茨訪華,大眾和寶馬CEO隨行。寶馬在沈陽建電動車廠(i3、mini電動等)和高壓電池廠,在南京和誠邁成立汽車軟件合資企業。

來自西方的Tier 1(汽車零部件一級供應商,最有名的是博世)普遍在中國有廠,對本土造車新勢力幫助挺大。

我曾寫過四篇與車有關的文章:
我與電動車的30年緣分,迎接無人駕駛時代的到來
我所知道的車聯網30年史,5G智能座艙開啟汽車新時代
汽車芯片50年,看中國汽車芯片“群體崛起”
智能時代,中國汽車軟件“群體崛起”,成芯片生態核心

7、中國成為全球電子整機制造中心,國產裝備行業也隨之起舞。

資深SMT工藝專家陳志光表示:本世紀的第一個十年里,本土SMT相關裝備產業群順勢而為,迅速崛起,如錫膏印刷機、回流爐、波峰焊爐、AOI/SPI機、上下料機、點膠機、激光機、鐳雕機等的國產化比例在逐步提升。

資深可靠性專家王文利認為全流程的自動視覺檢測(AOI)對保證焊接質量很重要,對新興的汽車電路板尤其如此,因為“車震”往往很激烈。

視覺檢測設備早已是不可或缺的生產設備了,我顧問的明銳理想就為電動汽車(特斯拉、比亞迪、寶馬、豐田等)和Tier 1(零部件一級供應商如博世、法雷奧、采埃孚、麥格納等)都提供了AOI(自動視覺檢測),并有響亮的SLOGAN:明于心,銳于眼。我的表妹在德國采埃孚(ZF)珠海工廠任工程師時,對MagicRay豐富的AOI算法就如數家珍。面對小到芝麻大小的零件,人多少都會有些密集恐懼癥,但機器卻無所畏懼。

8、電子整機產品制造技術的核心是印制板(PCB)和表面貼裝技術(SMT)。

印制電路板(PCB,Printed Circuit Board)指的是空白板(裸板),也稱印刷電路板、印刷線路板。

組裝電路板(PCBA,Printed Circuit Board Assembly),就是經過一道道工序的加工,將一塊PCB空板,將各種集成電路和器件都組裝上。

過去這么多年,電子裝聯的技術看似沒有大的變化,依舊是元件通過焊料與電路板形成可靠的連接,形成電路連接,進而實現設計功能。但其實,每一天都在發生著變化。

組裝技術主要有兩種:表面貼裝(組裝)技術(SMT,Surface-mount technology)廣泛使用,但也還有有一些器件采用傳統的傳統的通孔焊接技術(Through-Hole Technology),以及特殊的技術如COB(chip on board)工藝中采用的引線鍵合(wire bonding)等。

科技老兵戴輝開始講歷史了,本文1.1萬字,長文慎入!

第二章:原生態配線方式在百年前電子管收音機發展

100年前的1920年代,電臺開始運營,電子管收音機開始進入百姓家。

我寫過一篇文章,講述百年收音機歷史:從上海灘起家的中國收音機100年史,背后是集成電路的發展史

早期的電子管收音機上的電子管、電阻電容器等器件都是先安裝在基板或底座上,再用導線焊接聯接而成。這種原生態的配線方式只適用于器件很少的場景。

上海無線電博物館的鎮館之寶是1920年代的板式收音機AK10C(美國ATWATERKENT公司制造),是用木板作為裝配底座,通過導線把5個電子管等元器件連接起來的。

這個技術流傳到了今天。30年前老兵戴輝讀大學的時候,《數字邏輯電路》有一個課程設計,是在面包板上用最基礎的“邏輯門”來做一個數字時鐘電路。本質上是實現了一個小型數字集成電路。

要連很多導線,我們班同學在雅尼(Yanni)作曲的天籟之音《河西走廊之夢》(dream of hexi corridor)陪伴下,奮斗了一個通宵。青春無悔!

第三章、印制電路板從二戰發展

人們為了簡化電子機器的制作、減少電子零件間的配線、降低制作成本,因而積極鉆研取代配線的方法。

20世紀初,印制電路板(PCB, Printed Circuit Board; PWB,Printed WiringBoard,也稱印刷電路板)的概念產生,并在西歐、北美、東亞(日本)等地同時發展。

第二次世界大戰帶來巨大的災難,但也催熟了很多科技,堪稱“黑色幽默”。有人將無線電近炸引信、雷達、原子彈并稱為“二戰軍事裝備的三大發明”。

高射炮彈發射后在接近飛機時(并不需要直接碰撞到)爆炸,破壞力就能最大。早期采用的是機械式的鐘表時間引信,發射后延時爆炸,發射前需要彈藥手用扳手來人工調節或者用引信測合機調節時間。得益于無線電技術的突破,美國在1942年成功研制出了無線電近炸引信,用在高射炮彈上。近炸引信(英語:Proximity fuze,日語:近接信管)亦稱近爆引信或近發引信,也被稱為“VT”(VT指Variable Time,變時),是一種可自動感應目標(飛機)距離而決定引爆的雷管。近炸引信控制系統利用多普勒效應感知敵機距離,一旦飛機進入21米范圍內就會引爆炮彈。在沒有無線電引信之前,2000枚高射炮彈才能擊落1架飛機,而有了無線電引信之后500枚高射炮彈就可擊落1架飛機,可見無線電近炸引信的出現大大提高了高射炮命中率。無線電近炸引信還可用在火箭彈、水雷、魚雷、防空/空空導彈上。

近炸引信是消耗品,為了大量生產,就用上了印制電路板技術。

插個小故事。1990-91年在南京浦口山里讀書,邊上就是空軍的高射炮陣地,坐上去可轉動炮管朝天,還有學生去空軍食堂里蹭飯吃。郭沫若撰文記錄了一段奇事,說是1937年9月25日,位于浦口的高射炮曾“一炮三機”,就是一炮打中一架飛機,機上炸彈爆炸后自行打傷了另外兩架飛機,一并墜落下來。他說:這比舊時的“一箭射雙雕”更來得摩登而可紀念。

言歸正傳。1947年,環氧樹脂開始用作制造基板,1951年,聚酰亞胺的出現,使樹脂的耐熱性再進一步,也制造聚亞酰胺基板。

自20世紀50年代起,體積小功耗低的晶體管(貝爾實驗室1947年發明)大量取代了真空電子管的地位,印刷電路板技術也開始在民用市場里廣泛采用了。

由于覆銅板(覆銅箔層壓板CCL,Copper Clad Laminate) 的銅箔(copper foil)和層壓板(Laminate)的粘合強度和耐焊性問題得到解決,性能穩定可靠,實現了工業化大生產。銅箔蝕刻法成為了PCB制造技術的主流,開始大量生產單面板。

摩托羅拉是將這一工藝引入消費電子產品的早期領導者,于 1952 年 8 月宣布在家用電子管收音機中采用“電鍍電路”(plated circuits)。1953年,摩托羅拉開發出“電鍍貫穿孔”法的雙面板。在板子外層需保留的銅箔部分上,也就是電路的圖形部分上預鍍一層鉛錫抗蝕層,然后用化學方式將其余的銅箔腐蝕掉(蝕刻)。

單面(層)板(Single-sided)是最基本的PCB,零件集中在其中一面,銅箔與導線則在另外一面且布線間不能交叉,僅能用于構造較為簡單的電子產品。雙層板的兩面都具有導線,可以進行雙面布線焊接,中間為絕緣層,功能及穩定性均較單面板更強,廣泛應用于白色家電等不需要信號源的電子設備中。

有貼吧大神“特斯拉線圈tc”復原了用“覆銅板”手工做PCB的整個過程,在覆銅板上手繪線路后腐蝕,只有劃線保護下的銅會保留下來。采用的耐腐蝕印墨一般由瀝青漆、膠印樹脂油墨,酚醛清漆或醇酸清漆加一些填料組成。

1960年代,多層印刷電路板開始出現,進一步提高了配線與基板面積之比。

第四章:傳統通孔焊接技術

1960年代,晶體管收音機在日本和歐美興起。

因為是手工焊接,所以是勞動密集型產業。港臺因為有低廉的勞動力成本,于是大量進口了日本、美國、西歐的晶體管來組裝“原子粒”收音機,并遠銷全世界。我寫過一篇文章:憶香港電子業60年往事,及對內地的帶動

早期的手工焊接是焊工拿著工具手焊,課程設計中手焊過一個無線麥克風。1994年在無錫的生產線上實習,就是手工焊電路板電路。下圖這樣象拿筆一樣拿電烙鐵是錯誤的,烙鐵桿是高溫會燙著手。

傳統的通孔焊接技術(THT, Through-Hole Technology),有幾個主要的步驟:鉆孔、過孔裝配、焊接、檢驗。

在初級階段,過孔裝配完全由人工來完成。穿孔元件(插件元件、通孔元件)都設計了焊腳來穿過電路板,以達到零件焊接在電路板的目的。焊腳有其最小尺寸的限制,否則焊腳會容易被折斷,或是掉到地上而造成外力的折斷,所以這樣的零件做到5mmx5mm就已經是很小了。

1970年代,集成電路開始廣泛使用,雙列直插封裝(DIP,dual in-line package)元件是微電子產業的主流,既可以用通孔插裝技術的方式安裝,也可以利用DIP插座安裝。

1990年代,我學過基于Zilog Z80 單片機的8位機匯編語言編程,下圖的 Z80就采用了DIP封裝。我還學過基于8086的16位機匯編語言編程并做過最小計算機的軟硬件設計,這些“屠龍術”我一輩子都沒機會應用。

到了今天,傳統的通孔焊接技術依然在使用,用于不適合表面安裝(SMT)的組件,例如大型變壓器和需要散熱的功率半導體(如電動汽車里大量使用的IGBT和SiC)。值得說明的是,同一塊PCB上,可以部分元器件采用SMT,部分元器件采用通孔技術。

當然,自動化能力大大提高。自動插件機的應用很普遍了,絕大部分的標準化器件不再需要人工過孔裝配了。焊接也不需要人工了,可以采用波峰焊(wave soldering)。如果穿孔器件少以及器件耐高溫,也可以考慮采用通孔回流焊接工藝。

第五章:中國印制電路板產能占全球50%

1956年,中國大陸開始PCB的研制工作。收音機因為產量巨大,率先使用了這個技術。

上海無線電器材廠用國產鍺晶體管,于1959年國慶10周年的前夕組裝出美多牌便攜式7管中波段超外差式收音機300臺并投放市場,首次實現了國產晶體管收音機商品化。

正是從這里開始,中國開始采用PCB印制電路板,并有了生產線。

1960年代,批量生產出單面板,小批量生產雙面板并開始研制多層板。

1970年代,由于受當時歷史條件的限制,PCB印制板技術發展緩慢,使得整個生產技術落后于國外先進水平。

1980年代改革開放。與其是抱殘守缺,不如一步到位引入西方最先進的技術。世界已經進入了集成電路時代,PCB印制電路板的制作也更加精密化。

1990年代后,港臺地區和西方廠商紛紛來中國設廠,引進了先進水平的單面、雙面、多層印制板生產線,產量和技術都突飛猛進。

我是在1997年底第一次摸到用于通信設備的16層板(深南電路制造),嘆為觀止。

在2000年之前,全球最大的PCB制造基地是在美國、歐洲和日本,那時候中國大陸只占到6%。

2002年,中國成為第三大PCB產出國。

2003年,PCB產值和進出口額均超過60億美元,首度超越美國,成為世界第二大PCB產出國,產值的比例也由2000年的8.54%提升到15.30%,提升了近1倍。

自2006年開始,中國超越日本成為全球第一大PCB生產國,PCB的產量和產值均居世界第一。

2017年開始,中國的PCB產量占全球一半左右的產能。

有不少內資PCB大廠。趙浩先生介紹,蘇州東山精密通過收購了維信(MFLEX )和超毅(Multek,偉創力子公司),并進入軟板、硬板、IC載板(封裝基板)、SMT領域,服務蘋果等最終用戶。在深圳華僑城活動時,經常能看到深南電路的總部大院,同時做PCB和SMT。還有鵬鼎(富士康子公司,原深圳福永的富葵)、興森、景旺、滬電、超聲、勝宏、安捷利美維等眾多本土廠家。

PCB生產過程中要用到很多化學物質,所以環保上的投入是很大的。

近年來,隨著智能手機、平板電腦等電子產品向大規模集成化、輕量化、高智能化方向發展,PCB制造工藝要求不斷提升,對PCB制造中的曝光精度(最小線寬)要求越來越高,多層板、HDI板、柔性板及IC載板(封裝基板)等中高端PCB產品的市場需求也再不斷增長。去年缺芯,蔡志匡教授告訴我:封裝基板緊缺,聞“基”起舞。

以色列奧寶科技(Orbotech)從AOI(自動視覺檢測)起家,發展為著名PCB制造解決方案提供商,并于2018年被美國KLA(科磊)以34億美元收購。創始人科比·里克特(Kobi Richter)曾經是戰斗機王牌飛行員。他還成功創立了一家醫療企業,“將寶劍鍛成鋤頭”(意為降維應用創新)是他帶來的重要啟示之一。

名字雖然叫"印刷",但它傳統上是用照相制版術的方法制作的。

PCB曝光設備分為傳統曝光(線寬只能達到50μm左右)和直接成像設備(能實現最高5μm線寬)。傳統曝光需要在基板表面貼一層特殊的感光膜,之后通過曝光和顯影將線路圖形轉移到基板上。直接成像是通過光學成像系統將圖形光束聚焦成像至已涂覆感光材料的基板表面上,完成圖形的直接成像和曝光。國產設備在逐漸進入市場,如芯碁微裝等一些公司提供的直寫光刻設備。

第六章:SMT(表面貼裝)技術的發展歷程

表面貼裝技術 (SMT,Surface Mounted Technology)最初稱為平面安裝,是一種將電氣元件直接安裝到印制電路板 (PCB)表面的方法。不用穿孔了,焊點和元件也在同一面。

相比傳統裝配組件的通孔技術構造方法,采用SMT之后,一般情況下可以獲得很多好處。電子產品體積縮小40%-60%,重量減輕60%-80%;允許更高的電路密度和更小的電路板;可靠性高、抗振能力強;焊點缺陷率低;高頻特性好,減少了電磁和射頻干擾;易于實現自動化,提高了生產效率。

1、表面貼裝器件(SMD,Surface Mounted Devices)

SMD的大小和重量只有對應穿孔插裝元件的1/4到1/10,并且成本只有1/2到1/4。

一類是分立元器件如電阻(resistor)、電容(capacitor)、電感(inductance),體積可以很小。早年形容它們比“米粒”還要小,現在要形容它們比“芝麻”還要小了,體積可以到01005((0.4 x0.2mm)、008004(0.25×0.125mm)。

另外一類是集成電路,現在有了很多五花八門的封裝技術,如BGA(球柵陣列封裝)、Flip Chip(覆晶、倒晶封裝)、CSP(芯片級封裝)、WLCSP(晶圓級芯片封裝)、MCM(多芯片模塊)、SIP(系統級封裝)等。

2、60年代,IBM在航天中應用SMT原型技術

讓我們回顧歷史。美蘇冷戰中的“太空競賽”也拉動了科技的進步。

IBM在1960年,開發了一款小型電腦( Launch Vehicle Digital Computer ,LVDC),并被作為土星IB和土星五號運載火箭的儀器組件。在這個電腦里,電子組件經過機械重新設計,具有可以直接焊接到 PCB 表面的小金屬片或端蓋。

3、80年代始,SMT廣泛應用在彩色電視機調諧器(高頻頭)。

SMT技術在發達國家的大型電子集團公司間重點開發與競爭而得到了蓬勃的發展。

1970年代,飛利浦公司推出第一塊表面貼裝集成電路,這是一種鈕扣狀微型器件,后來發展成小外形集成電路(SOIC),它的引線分布在器件兩側,呈鷗翼形。由于表面貼裝器件(SMD)無引線或短小引線,便于改善電子產品高頻性能,因此應用在量大面廣的彩色電視機電子調諧器上。

彩色電視使用的電子調諧器是電視接收終端中的重要器件,俗稱高頻頭,完成接收放大、選通、變頻、圖聲解調的過程,若其中有畸變和失真,會使接收的圖像和伴音質量變差。電子調諧器不同于傳統機械調諧器,使用了大量的芯片組件,采用SMT工藝后性能會更好。

下面是一個飛利浦的調諧器,用到了不少SMD元件。

4、自動貼片機群體崛起,日本貢獻最大。

全自動貼片機是用來實現高速、高精度地全自動地貼放元器件的設備,是整個SMT生產中最關鍵、最復雜的設備。

1970年代末,日本率先研制成功了自動貼片機,由內部的專用設備逐步改進為商品化的通用設備,大批量地應用在家用電子產品生產中。SMT作為新型一大門類的先進電子板級組裝工藝技術,由于自動貼片關鍵工藝設備的突破而正式啟動。

富士是一個代表性企業。于1971年完成第一臺自動組裝機,1978年推出了電子元件的自動插件機。1981年,推出了第一臺電子元件的自動貼片機。

日本貼片機群體崛起,當前的主要品牌有雅馬哈(收購天龍成立iPulse、收購日立和三洋)、松下、富士、日本重機JUKI(收購索尼)等,過去還有卡西歐品牌。

自動貼片機在美、韓、德、荷也很發達,有名品牌有環球(美,目前前屬于臺達)、西門子 (德,目前屬ASM-PT)、飛利浦(荷,目前屬K&S)、韓國的MIRAE(未來)和三星、中國臺灣的EVEST(元利盛)等。

一條完整的SMT產線包括錫膏印刷(左1)、貼片(左3、4、5)、回流爐(最長設備)、AOI自動視覺檢測(左2、6、9)等設備。

目前,中國使用的全自動貼片機依然高度依賴進口品牌,本土貼片機目前主要應用在專用的LED貼片上。

近年,芯片的系統級封裝(SiP)、MINI LED的制造,都采用了和SMT類似的技術。

5、個人隨身電子是發展的最大動力。

到 1986 年,表面貼裝元件(SMD)最多占市場的 10%,但迅速普及。到 1990 年代后期,絕大多數高科技電子印刷電路組件由表面貼裝器件(SMD)主導。

我第一親眼看到SMT產品是在1990年代初,一臺日本產WALKMAN摔裂了,露出了電路板,看著那么多密密麻麻貼著的元器件,我感覺大開眼界,嘆為觀止。

第七章:中國表面貼裝(SMT)產業40年

1980年代改革開放以后,中國一步到位和世界最先進技術接軌。

SMT的普及為我國電子信息產業發展做出了巨大的貢獻。中國的SMT產業從無到有、從小到大,目前已成為世界上最具規模的SMT應用大國。

第一步是原型時代。中國內地最早引進雛形SMT工藝,以手工貼片方式(不是自動貼片)生產的時間可追溯到1982年。上海無線電六廠派員赴英國DEK公司(現屬于ASM-PT)考察引進印刷機,引進工藝技術,批量生產厚膜電路,技術升級換代,明顯地提高了產量與質量。

第二步是引入自動貼片生產線生產電視調諧器。

80年代,全國的彩電業迅速升溫,全國引進大大小小彩電生產線100多條,主要是從日本引進。到1987年,我國電視機產量已達1934萬臺,超過了日本,成為世界最大的電視機生產國,社會擁有量突破1億臺。

我家為了避免我高考備考分心,到1991年春節才擁有了一臺凱歌牌(上海產)黑白電視機(14寸),2001年換成了康佳(深圳產)24寸彩電。

1985年開始,在計劃經濟的指導下,國內彩電調諧器工廠開始引進SMT自動貼片機生產線設備,開始批量生產以電視調諧器為代表的小型電子產品。從1985開始的五年時間共計引進了貼片機60多臺,形成年近千萬只電視調諧器的生產能力,有效地滿足了國內市場的爆發式需求。

桂林電子工業學院陳冠方教授早在1980 年代初期懷著極大的興趣進行跟蹤研究,并在 1990 年開辦了第一個 SMT 課程, 學生深受行業的歡迎。明銳理想AOI的創始合伙人張志曉就是這里的學生。

第三步是錄像機時代。

看錄像是80、90年代的共同回憶,大街小巷,嘿嘿哈哈的夸張動作聲不絕于耳。

1990年代錄像機生產線的引進掀起了另一次SMT引進高潮。以松下錄像機為例,從L15開始大量采用片式元器件。這一期間大連華錄、北京電視設備廠、上海錄音器材廠、南京714廠、夏新等一批錄像機生產廠家開始引進SMT生產線。

第四步:遍地開花

90年代伊始,三資企業引入,加速了電子產業規模化,SMT生產線引進出現高潮。

據國外某調查機構統計,至1997年底為止,中國貼片機的保有量為3700臺,SMT生產線總數為1500條-2000條之間。

進入21世紀以來,手機等個人電子(如MP3、平板)的使用量急劇放大,成為SMT的最重要需求。曾有人說:沒有SMT就沒有手機,沒有手機也就沒有SMT的今天。

我國海關公布貼片機引進數據起始于2000年,當年公布的貼片機年引進量為1370臺,以后平均每年遞增率達50%以上。

2003年以后進入快速發展階段,每年引進貼片機5000臺以上。2005年引進貼片機達8992臺,2007年引進了10189臺,約占全球當年貼片機產量的1/2。

2007年,中國貼片機保有量在30000臺以上、SMT生產線在15000條左右。中國成為全球最大、最重要的SMT市場。中國基本淘汰了THT老一代電子組裝技術,完成了SMT在在國內的普及。

目前,估計中國有超過3萬條SMT生產線,占有超過全球一半產能。

第八章:應用SMT的三大體系,有中興和小米故事

目前中國大陸有超過3萬條SMT生產線。根據我的觀察,大體有幾個體系。

1、原廠自建貼片廠,中興手機較早干

幾乎每個品牌電子大廠都有自己的SMT產線。

《中興通信》一書中記錄了2002年中興手機事業部,購買了自動貼片機自建SMT產線的過程。

2、國產ODM產業在山寨機時代群雄崛起

IDH(Independent Design House)是提供設計方案的代工企業,一般俗稱為方案公司。IDH沒有自己的廠,如果有廠(或者管理外包廠),就成為了ODM了。

ODM(即ORIGINAL DESIGN MANUFACTURER)意為“原始設計制造商”,是指一家公司根據另一家公司的規格來設計和生產一個產品。

我的一篇文章里寫到了中國手機ODM公司的創造力以及導入國產芯片的過程。中國芯片往事:格科微、艾為背后的山寨機風云和ODM產業崛起

手機ODM公司按照行業出貨量份額排名,前三大是華勤技術、聞泰科技和龍旗科技三家。巧得很,他們都是上述中興手機核心員工的創業系。

華勤技術邱文生是中興手機007號員工,華勤也從手機產業進入到筆記本電腦,甚至時髦的汽車電子領域。疫情期間,三星的不少手機以ODM方式轉回中國生產。

電子制造服務企業簡稱“EMS”(Electronic Manufacturing Services),這個概念也被稱為電子合同制造(ECM),中文又譯為專業電子代工服務,指為電子產品品牌擁有者提供制造、采購、部分設計以及物流等一系列服務的生產廠商。

2021年全球十大EMS企業為富士康(臺資)、和碩(臺資)、緯創(臺資)、捷普(美資)、偉創力(美資)、比亞迪(內資)、環旭(內資)、新美亞(美資)、新金寶(臺資)、天泓(加資),都在中國有廠。

本章第一節提到的旭電(Solectron Corporation)就是EMS企業,于2007年被偉創力以36億美元收購。2012年,偉創力還收購了摩托羅拉天津廠和代管了巴西廠。

全球最大的EMS企業富士康大陸總部(深圳龍華)就在我家附近,每天早晚都可以看到絡繹不絕的年輕人流,就如過江之鯽。

大陸誕生了比亞迪、深科技(屬中電)、光弘科技、立訊精密(王來春創立,曾工作于富士康)、環旭、卓翼等大型EMS企業。

比亞迪開始做EMS業務的時候,和富士康有一些過節。富士康于是一度不讓比亞迪汽車進入廠區,成為一段趣事。

在上海愚園路長大的光弘科技唐建興曾說:其實在電子制造這一塊,我們在品質、技術上一點都不亞于偉創力、旭電、捷普這些跨國企業,跟他們最大的區別的就是我們還不夠大。

4、小米起家找到了合適的EMS代工商

講述小米十年歷史的書《一往無前》一書中寫了起家的時候,尋找EMS代工廠的過程。

(2011年,)與供應商的合作協議正在慢慢地達成,可未來小米手機的代工廠是誰,還沒有任何進展。周光平的團隊將包含富士康在內的全世界前幾大代工廠列了一個名單,輪流去談了一圈,但都無果而終。其實,越是頂級的公司,和新品牌合作就越謹慎。他們的產能都是充足的,他們的資源,只愿意劃撥給長期合作的老客戶。

大家清點名單后,發現只有最后一家代工廠還沒有徹底拒絕小米,那就是位于南京的英華達。如果這家英業達集團的子公司最終也拒絕與小米合作,那么這對創業者來說將是致命一擊。而且,如果代工廠談不下來,談好了的供應商又有什么用呢?

2011年2月的這天上午,坐在南京英華達總經理辦公室的張峰,正在等待一個叫劉德的人前來拜訪。劉德來自一家他從來沒有聽說過名字的公司——小米。

英華達是小米唯一的希望,其實小米也是英華達未來的希望。小米愿意支付前期的研發費用,而張峰也給予了小米一個非常厚道的價格。這對于小米來說,是軟件世界與硬件世界第一次握手的重要時刻。

第七章、手工繪制到計算機輔助設計,有華為的故事

本人所著《華為通信科技史話》(人民郵電出版社)一書中記錄了從手工繪制來設計電路板到采用CAD軟件用計算機繪制電路板的轉變。

1990年,華為在蠔業村工業大廈三樓租了場地做研發和生產。照著珠海通信BH01的電路板,用黑膠帶將電路貼出來,然后1∶1比例地復印電路板(沒有用設計軟件)。就這樣把替代產品搞了出來,從零件到功能都跟原來組裝的那臺一模一樣,唯一的改進是把外形搞得更好看了一些。新產品命名為BH-03,說明書和包裝也重新設計,看起來是原來產品的升級,價錢不變,新舊產品過渡得相當順利。

在BH03的逆向設計成功基礎之上開始正向設計,型號叫HJD48,最初是48個用戶,采用的CPU還是上面介紹的Z80。

因為自身技術能力薄弱,所以挖了隔壁億利達的徐文偉來做正向設計。他對電路板的CAD(計算機輔助設計)軟件、匯編語言都很熟悉。就這樣告別了手繪電路板的時代。


我的老領導李祥庭93年到深圳,在路邊一根電線桿上看到招聘CAD(計算機輔助設計)工程師畫電路板的小廣告,就應聘去了徐文偉領銜的器件室。

我有一個學長是博士生,九十年代到中山市開發一個2(根外線)拖8(個分機)的小總機系統。他長相甚為粗獷,是黑臉光頭,還豪氣地坐著出租車從中山回廣州。被誤以為是逃犯,車輛被截停,好幾支沖鋒槍直頂在了他的腦門上。他抖抖索索地掏出了一大把中大食堂的飯票,這才自證了清白。

PCB設計軟件屬于EDA(電子設計自動化)范疇,而EDA則屬于廣義CAD。目前常用的PCB設計軟件有很多種,市場上主要有:Cadence AllegroMentor EE、Mentor Pads、Altium Designer、Protel,日本的圖研ZUKEN。國產的立創EDA提供了在線PCB設計工具。

結束語

滾滾長江東逝水,浪花淘盡英雄

是非成敗轉頭空

青山依舊在幾度夕陽紅

白發漁樵江渚上

慣看秋月春風

一壺濁酒喜相逢

古今多少事,都付笑談中!

審核編輯 黃昊宇

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