聯想王哲鵬:讓柔性技術像紙一樣
向全世界給出中國柔性電子產品“是什么、能做什么”
的答案
“未來,柔性技術不僅能夠在手機、電腦上運用,還能在服裝、汽車領域運用,而且用戶體驗更加完善?!闭勂鹑嵝约夹g的未來,王哲鵬暢想頗多。
王哲鵬屬于典型的北方漢子,身形高大,同時又保持著知識分子的謙虛和儒雅,但一提起自己所從事的研究,又變得神采奕奕。
作為聯想集團副總裁、聯想研究院PC設備和生態創新實驗室負責人,王哲鵬是聯想柔性電子技術研發工作的關鍵人物之一。近幾年來,柔性電子技術領域的攻關研究,一直是他工作中的一個重心。
從全球首款柔性設備技術原型,到全球首款折疊屏翻蓋手機,再到全球第一臺水滴形折疊電腦,王哲鵬已帶領團隊創造了多個世界第一。在競爭日趨激烈的背景下,王哲鵬和他的團隊,讓中國科技企業在柔性電子技術領域占據一席之地,還在諸多層面拔得頭籌。
畢業于清華大學自動化系的王哲鵬,自加入聯想后一直從事研發工作,先后從事過智能電視、無人商店、車計算等多個領域的研發。自從八年前開始接觸到柔性顯示屏之后,王哲鵬就認為那是未來的一個趨勢,“是一件必須要做的事情”。
目前,柔性電子技術最常見應用便是手機和電腦領域。相關研究機構公布的數據顯示,今年上半年國內智能手機出貨量較往年有所下降,但折疊屏產品卻逆勢增長。這在某種程度上驗證了王哲鵬的判斷,人們會不斷追求更舒適的體驗。
在他看來,人類對柔性電子技術的應用,目前才剛剛開始,未來還大有可為?!叭祟悗浊陙硪恢痹谧非蟾玫囊苿有?,未來的柔性技術就會像紙一樣,成本更低體驗更好,極大地推動人類文明的發展?!?
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推出多個全球首款
柔性電子技術就是將電子器件制作在柔性或可延性基板上,從而能夠讓電子設備實現一定范圍內形變(包括彎曲、折疊、扭轉等)的技術。目前人們最常見的,就是所謂的折疊屏。柔性電子技術的成熟,不斷催生新的電子產品面世,產品格局也不斷發生改變。
研究機構IDC近日公布的數據顯示,2022年上半年,中國智能手機市場出貨量約1.4億臺,同比下降14.4%。但在整體市場銷量下滑的背景下,折疊屏產品卻逆勢增長,出貨量超過110萬部,同比增長約70%,逐漸成為智能手機市場新的增長點。該機構預測,到2026年,折疊屏手機的出貨量將從2021年的810萬部翻兩番以上,達到4150萬部。這“一降一增”,體現出了手機市場差異化發展的特點,也意味著折疊屏手機的市場廣闊。
市場分析指出,隨著折痕、重量、應用體驗等技術問題的逐步解決,以及供應鏈成熟帶來的價格進一步下探,折疊屏手機正在加速騰飛,有望成為激發市場活力、撬動新一輪換機周期的發力點。
在新技術背景下,中國科技企業如何把握行業趨勢,在全球競爭中脫穎而出?作為業界最早進行柔性技術和產品研究的公司之一,聯想有自己的答案。
2020年9月,《聯想柔性電子產品技術白皮書》發布。白皮書稱,該公司從關鍵部件——屏幕和轉軸到系統設計,從概念原型到商用產品,從產品形態到全生態系統,引領著柔性設備的創新和行業的發展。
時間回到2016年,在這年的聯想創新科技大會上,聯想研究院推出了全球第一個真正可彎可折的柔性設備技術原型——手機手表二合一的CPlus和手機平板二合一的Folio。這兩款設備的面世,讓折疊屏產品從概念變成了現實。
三年后,聯想的柔性設備開始產品化,又創造了一項新的世界第一——全球首款折疊屏翻蓋手機motorola razr 2019問世。作為全球首款豎向折疊屏手機,motorola razr 2019不是將平板電腦折疊成手機大小,而是將常規尺寸的智能手機對折成了尺寸更小、更易于攜帶的形態。
折疊屏在手機領域的成功運用,也讓它在電腦上的應用成為可能。讓柔性技術第一個在筆記本電腦上變為現實的產品是聯想的ThinkPad X1 Fold,這款全球首款折疊屏筆記本電腦不僅是5G版的全球首銷,還在設計、工藝、整機解決方案等方面做出多層突破。
事實上,折疊產品的技術研發一直沒有間斷。2022年,第三代motorola razr 5G可折疊刀鋒手機已上市,全球第一臺水滴形折疊電腦ThinkPad X1 Fold 2022也已于10月對外正式發布。
這些柔性電子產品的面世,即是聯想產品形態的豐富,更是中國柔性電子技術的彰顯,向業界甚至全世界給出中國柔性電子產品“是什么、能做什么”的答案。
◎ 王哲鵬在辦公室
而王哲鵬,就是這些柔性電子技術研究工作的關鍵人物之一。幾年間,他帶領團隊成員不斷攻堅克難,創造出多個業界第一,推動柔性電子技術邁上新臺階。
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涉足多個科技領域
王哲鵬的經歷,既簡單,也豐富。
1994年,中國的互聯網剛剛起步。那時的王哲鵬,還是一個青澀的小伙子。經過十幾年的寒窗苦讀,他從山西運城考到了清華大學自動化系。1998年他以校級優秀畢業生本科畢業,2000年底碩士畢業,次年進入IBM中國研究院工作。
在IBM期間,王哲鵬先后從事模式識別算法和個人電腦相關技術研究工作?!澳J阶R別現在叫人工智能,那個時候人工智能這個詞還不流行,你要說做人工智能,人家會覺得是騙人的?!?
2004年底,IBM將個人電腦業務出售給聯想,王哲鵬也順勢成為聯想的一員。某種程度上,王哲鵬自參加工作的20來年,也可以說一直在同一家公司工作。剛進入聯想不久,他就被派到美國,從事聯想和IBM兩家團隊研發業務的整合工作。
兩年后,王哲鵬回到國內。那時候電視還是家庭中的重要娛樂設備,他負責數字家庭相關的業務?!氨确秸f在客廳放一個設備,可以把電腦或手機上的視頻傳過去,這種操作今天已經非常方便了,但那時沒有特別好的方案,也沒有智能電視,所以就用一個盒子去做這種傳輸?!?
智能手機興起后,王哲鵬又和團隊一起開發聯想的第一款平板電腦。接下來的幾年,他又先后從事過智能電視、智慧教育、無人商店、車計算等相關領域的研發工作。
雖然一直從事科研,但王哲鵬卻很喜歡歷史,歷史類書籍和小說均有頗多涉獵。在讀歷史的過程中,王哲鵬尤其關注文明的傳承。
“人們最早記錄信息都是在骨頭、龜殼上刻畫,后來有了竹簡,但也非常占地方?!彼J為,造紙術的運用是人類文明發展的一個極大飛躍?!凹垙埖娜嵝约夹g改變了這種狀況,可以說,人們幾千年來都在追求更好的移動性?!?
當他第一次見到可以彎曲的屏幕,就覺得“是一個必須去追求的創新”。那是在2014年的一次交流上,一家供應商做好了屏幕樣品,拿來討論它的應用場景?!罢梦覀儓F隊也對顯示屏技術比較了解,當時就覺得這個很有意思,未來可能會成為趨勢?!?
◎ motorola razr 2019
2015年,聯想研究院正式啟動了柔性技術相關研究,次年便推出了兩款技術設備原型。
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復刻經典手機
在眾多折疊屏產品中,motorola razr的“復活”為業界帶來新的趨勢。
razr是摩托羅拉在2004年推出的一款超薄翻蓋手機,憑借其俊朗的外形及卓越的手感迅速霸占全球市場,幾年時間就銷售過億臺,成為史上最成功的手機之一。
智能手機興起后,傳統手機由于功能單一,逐漸退出人們的生活,razr也在這樣的大背景下,同它的追隨者逐漸遠離。從功能機到智能機的轉變,引起了多家巨頭的衰落與新巨頭的崛起。而摩托羅拉,則選擇在2014年將手機業務出售給聯想。
盡管智能手機的功能越發強大,但受客觀條件約束,設計出來的手機都是清一色的直板式。各廠商雖然在外觀設計上做足了功課,但基本上都不能避開基本樣式,遠不及翻蓋、滑蓋手機的爭奇斗艷。
造出一款翻蓋智能手機,無疑是對手機市場的新一輪攪動。柔性技術的成熟,讓聯想復刻摩托羅拉這款經典手機成為可能。
王哲鵬說,當復刻motorola razr的想法提出后,公司對于是使用一塊完整的可折疊屏幕還是使用上下兩塊屏幕產生了爭論。于是兩種方案各造了一臺模型機,拿給企業負責人過目,最終企業負責人拍板使用一塊可折疊屏幕。
方案確定后,產品團隊提出了一個要求,當手機合上時,上下兩部分要完全貼合。這一要求看似簡單,但卻是一個不小的挑戰。因為當屏幕折疊后,如果將屏幕壓得過多,屏幕有可能被壓壞,如果屏幕彎折得不夠,又無法完全貼合。
經過多次嘗試,王哲鵬和他的團隊創造性地提出了水滴形的彎折方案。即當屏幕彎折后,彎折部分像水滴一樣一頭大一頭小。屏幕先進行內彎,再經過兩次外彎,從而既實現了彎折后的完美貼合,又不至于讓彎折部分承受過大的應力。這個方案看似簡單,但是對屏幕疊構設計提出了巨大的挑戰。王哲鵬帶領他的團隊經過一年艱苦的研發和測試工作,實現了業界最早的水滴形可折疊屏幕。
◎ 屏幕彎折之后就像水滴一樣
解決了屏幕彎折的問題,王哲鵬又和他的團隊研發出了相對應的星軌轉軸技術。傳統轉軸方案會造成屏幕的拉伸或壓縮,顯然不適用于柔性屏幕,而星軌轉軸可以使屏幕在彎折時留出足夠的空間,以確保屏幕的狀態正常。
水滴形彎折方案搭配星軌轉軸,不僅可以在對折之后無縫隙,展開時屏幕下方的金屬結構還可以將顯示屏拉緊,保持平整。
這些元素讓motorola razr 5G成為市面上最早實現屏幕無折痕和折疊無縫隙的折疊屏手機,推出當日,2分鐘內線上渠道售罄,線下30個省份、170個城市的庫存也在當天銷售一空。
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看好柔性技術未來
柔性屏幕雖然很薄,但卻是由顯示層、偏光片、觸摸板、不銹鋼片等10多層功能結構疊加而成,任何一層出現問題都會導致屏幕無法使用。
實驗室恒溫恒濕的條件,不意味著手機的真實使用場景。如何能讓手機在海南、東北等地的極端天氣下正常使用,研發人員模擬了相關場景,將屏幕放入專門的機器炙烤,觀察它的變化。
◎ 王哲鵬和同事尚可在實驗室
尚可是王哲鵬團隊的成員,他還保留著很多實驗過程中留下來的屏幕“尸體”,有的發黑、有的發白,設置不同的參數,每一個“尸體”的反應各不相同,在經歷過200多次的失敗后,最終才找到適用于不同環境的屏幕堆疊。
對于折疊屏來說,一個大的挑戰在于應對反復彎折。為驗證柔性屏的設計是否滿足產品的使用要求,需要借助彎折測試系統。然而市場上沒有適用于水滴形彎折形狀的測試設備。團隊便自主研發了適用于水滴形的動態彎折測試系統和靜態彎折測試系統。
有了這款測試設備,王哲鵬等人對屏幕進行了長時間大規模測試,使得最終產品彎折次數達到20萬次以上。就是說假設用戶每天開合100次,也能使用5年以上。
產品性能獲得了業界的認可,2021年10月,中國計算機學會(CCF)2021年科學技術獎評選結果揭曉,王哲鵬團隊研發的水滴形柔性屏技術及可折疊產品項目奪得技術發明二等獎。
CCF評獎公告指出:“水滴形柔性屏技術及可折疊產品持續開展柔性折疊核心技術研究以及創新折疊產品開發,憑借創新的‘水滴形’設計實現了‘零折痕、零間隙’彎折設備的研發和量產,已成為全球柔性設備的龍頭產品?!?
王哲鵬對自己的產品很有信心,他自己也是motorola razr 5G的忠實用戶,至今仍然使用著兩年前的那款手機。外殼已經磨花,但屏幕仍舊保持完好。當談及柔性技術的問題,他總是會掏出自己的手機作講解,喜悅之情溢于言表。
在王哲鵬看來,柔性技術是未來的一個趨勢,應用場景會越來越多。因為“柔性技術切實解決了用戶想要盡可能地擴展屏幕空間,而又不至于使得尺寸變得太大的煩惱”。
他說,目前有很多汽車制造商對柔性屏幕很感興趣,現在汽車中控屏越做越大,有些車輛直接凸出一塊巨大的屏幕,顯得比較突兀,如果使用折疊屏則會帶來更加貼合的體驗。
尤其是“透明A柱”開始受到行業關注,在駕駛位可以直接透過A柱看到車外。但A柱對于安全性的要求非常高,不能真的使用透明材料。如果在車外安裝攝像頭,在A柱內側包裹柔性屏幕 ,就能解決這一問題。
談起未來使用場景,王哲鵬思緒飛揚,屏幕還可以穿在衣服上,就像《哈利·波特》里的《預言家日報》一樣,能夠顯示各種畫面,成本未來也會大大降低,即使壞了也不心疼?!罢嬲央娮釉O備做到就像當年造紙一樣?!?
在他看來,人類對于高移動性的追求是不會發生變化的,在柔性技術領域,未來一二十年都有很多可做的事情,柔性設備只會越來越多。
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助推行業制定規范
在全球化背景下,一個產品往往需要多道工序合作完成。柔性電子產品的發展,不僅是本行業的進步,同時也推動上下游相關產業的發展。
王哲鵬介紹,為了保證折疊屏的堅固性,屏幕最下方使用了一塊不銹鋼片,這塊不銹鋼片需要能夠反復彎折。在此之前,沒有產品對不銹鋼提出過這種需求。正是柔性屏幕的出現,讓一些不銹鋼廠家找到新的市場。
不少手機轉軸廠商也有類似經歷,智能機興起后,一些傳統手機轉軸廠商因為技術變革,業務不斷萎縮。不少手機轉軸制造商以為將被市場淘汰時,翻蓋智能機的出現,又給這些廠家注入新的活力。
為了推動國內折疊技術行業發展,聯想還在2021年攜手中關村標準化協會聯合10家企業發布了《微型計算機用折疊顯示屏技術規范》中關村標準。這項標準給折疊屏幕筆記本電腦這個超高端產品品類中的核心技術,也就是可以折疊顯示的屏幕制定了技術規范與測試方法,為此項技術的進一步研發與制造提供了參考。
喜歡歷史的王哲鵬,在采訪中不止一次提起蔡倫。蔡倫改進了造紙術,推動了人類文明的進步。王哲鵬覺得,做事情就應當既實現自我價值,又有益于社會。
目前,他和團隊正在和一些知名高校展開合作,攻關下一個科研項目——類腦計算。這又是一個十分前沿的科技,他希望能夠在這個領域做出新的成績。
如今,王哲鵬不僅在事業上取得了不俗的成績,也有一個美滿的家庭。他的家庭去年被評為“首都最美家庭”。官方的介紹中不乏溢美之詞:“他們一家積極上進,尊老愛幼,團結鄰里,為構建和諧社區貢獻自己的力量?!?
工作之余,王哲鵬還熱心公益事業,他曾資助貧困地區小學生,為武漢發生的疫情捐款,還曾多次帶領成員到貴州、內蒙古、河北等地參加貧困地區助學活動,并奔赴四川省涼山州,參與了聯想對當地的智慧教育方案捐贈。
在王哲鵬看來,在企業做科研和在科研機構的區別主要是實用性。企業目標明確,做什么技術,多久后能用于什么產品,都十分清晰。同時還要與時俱進,順應潮流。在這個過程中,可以接觸更多的新鮮事物,不斷探索新的領域,提升自己的能力和眼界。
“我不太喜歡做重復的事情,喜歡不斷地嘗試?!蓖跽荠i說,在聯想研究院工作多年,他有機會不斷嘗試各種新領域,很多都是非常前沿的。能夠一直做自己想做的事,就是最大的意義所在。
邁入新的數字化、智能化時代
聯想集團在“端-邊-云-網-智”基礎架構之上
構建起新IT發展引擎
堅定地承擔起賦能產業變革
驅動綠色創新
推動可持續發展
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