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【丰云】錶业杀手如今廉颇老矣,回顾石英錶的兴衰

2020-06-12 热度636
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【丰云】錶业杀手如今廉颇老矣,回顾石英錶的兴衰

智慧型手机的出现,造成许多电子产品的生存危机,电子石英錶也是苦主之一。自从人手一支智慧型手机,既能看时间、当闹钟、当码錶,还结合行事曆功能,传统手錶望尘莫及,就算之后推出智慧型手錶,还是难以翻身,如今只剩高价机械錶还在精品市场有一席之地,一般石英錶只能望风迎降。回顾历史,石英錶曾经是差点将机械錶赶尽杀绝的当红炸子鸡,短短数十年就风水轮流转。如今,就让我们来缅怀一下这个曾经的錶业杀手。

石英錶的技术根基来自赫赫有名的居礼家族,1880 年,皮耶·居礼(Pierre Curie,就是居礼夫人的丈夫)与雅克·居礼(Jacques Curie)两兄弟,一起发现了电气石有晶体压电效应(Piezoelectricity),所谓压电效应就是对材料施加物理压力能产生电。相对的,对材料施加电场,则材料会产生机械变形,称为逆压电效应。利用这样的特性,可利用晶体的振动频率来控制电子讯号的输出频率。

科学家发现石英晶体具有良好的压电效应,可用来打造电子振荡器。1917 年贝尔实验室首度打造出晶体电子振荡器,到 1921 年,美国物理及电子工程学家华特‧盖顿‧卡迪(Walter Guyton Cady)打造出第一款石英振荡器。1920~1930 年代,石英振荡器成为稳定频率讯号的重要来源,开始广泛用于无线电、广播、声纳、雷达等电子设备,也很快用于钟錶。1928 年,贝尔实验室开发第一座石英钟,準确度达 30 年只偏差 1 秒钟,此后石英钟成为全球时间的标準,直到 1950 年代被原子钟取代为止。

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欧洲第一座石英钟,现存德国钟錶博物馆。

石英要全面进攻手錶领域还有两大障碍,首先是最初石英振荡器使用的石英是天然石英,几乎都来自巴西,有产能限制,其次是无法缩小到能戴在手腕上的程度。早期无法将石英精确切小,而石英钟搭配的是笨重的真空管电路,不仅难以缩小到手錶内,当时更一度认为不可能成本降低到能大量商业应用。

但人类科技的发展一一突破这些障碍。二次大战时,由于雷达、无线电、声纳等军事装备大量应用石英振荡器,为了满足需求,开始研发合成石英的可能性。战后的 1950 年,贝尔实验室发明水热合成法合成石英,打通第一道关卡;1960 年代,半导体技术的发展提供廉价的电子零件;1968 年,光蚀刻技术诞生,如今我们熟悉的光蚀刻应用是蚀刻硅晶圆,但也可用来蚀刻石英,以切出微小石英块,可打造出更小的石英振荡器,于是石英錶的技术基础终于万事俱备。

在石英錶之前,钟錶业就已开始尝试电子錶。美国老牌大厂汉米尔顿电子(Hamilton Electric)于 1957 年推出全球第一款电子錶,当时採用电子摆轮技术,精确度与机械錶并无太大差别,但电子摆轮技术相当脆弱不稳定,过不久就由瑞士发明家马克思‧韩佐(Max Hetzel)发明的音叉技术取代。他为美国公司宝路华(Bulova)工作,为宝路华开发音叉电子錶 Accutron,于 1960 年推出,成为音叉电子錶的代表作,Accutron 还成为阿波罗任务放置于月面登陆处的「阿波罗任务月面实验包」(Apollo Lunar Surface Experiments Package,ALSEP)中一员。

然而音叉錶依靠机械齿轮记录音叉高达每秒 300 多次振动,不仅机械齿加工难度高,即使用了耐磨合金,也经受不住长期高频率磨损,受到外力振动时也很容易发生走时过快现象。当石英振荡器能提供稳定的信号,音叉錶技术就显得落伍了。

瑞士錶业对这个新发展相当注意,1962 年欧米茄(OMEGA)、伯爵錶(Piaget)、百达翡丽(PATEK PHILIPPE)、劳力士(Rolex)等 20 家钟錶製造商共同发起电子钟錶製造中心(Centre Electronique Horloger,CEH),于 1966 年打造出第一款石英錶原型机 Beta-1,1967 年打造出 Beta-2,1970 年打造出 Beta-21,準确度达每个月偏差 5 秒钟以内。20 家厂商原本决定生产 6,000 只,但 Beta-21 仍然又大又笨重,且很快耗光电力,于是雷声大雨点小,电子钟錶製造中心共同製造出师未捷,各厂开始改把石英錶拿回自家自行製造,各自研发如何缩小机体、延长电池寿命,让石英錶能成为商业上可行的产品。

1969 年 12 月 25 日,日本精工(Seiko)推出 Astron 石英錶,恰好比 Beta-21 早一些推出,因此造成历史上一些小争议。因为 Beta-1 比 Astron 早,但是商业上市的 Beta-21 则比 Astron 晚一点,使得 Astron 抢下首只商业上市电子石英錶的头衔。Astron 与 Beta-21 都将石英振荡器频率设在 8,192 赫兹,Astron 当时售价 45 万日圆,相当于一辆中型小客车,官方规格每日误差範围正负 0.2 秒钟,然而,Astron 很快遭逢强力挑战。

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第一颗石英手錶机芯,装于 Seiko Astron Caliber 35A 里。

1971 年,芝柏(Girard Perregaux)推出 350 石英錶 ,内建摩托罗拉(Motorola)积体电路微处理器控制步进马达,相当于在 5 平方毫米面积塞入 300 个电晶体,电力消耗大幅改善,减少到 4 毫安培,改善了电池寿命;另一方面,芝柏石英錶以 32,768 赫兹频率运作,是精工 Astron 和 Beta-21 石英錶的 4 倍,芝柏石英錶藉此大幅提升準确性,每天误差範围仅 0.164 秒,奠定日后石英錶的石英振荡器频率标準。

準确度提升,加上更长的电池寿命,芝柏创造大众市场接受石英錶的基本条件。自此之后,石英錶开始进入大量生产攻入大众市场阶段,美国基于电子半导体产业的先进地位,德仪(Texas Instruments)、快捷半导体(Fairchild)、国家半导体(National Semiconductor)纷纷进入抢食市场,使石英錶价格从最早精工 Astron 与芝柏的精品錶地位跌入凡间,錶业重新洗牌。美国与日本厂商挟着石英錶崛起,瑞士錶业市佔率大幅流失,传统地位受到严重挑战,陷入「石英危机」,许多瑞士錶业在石英錶氾滥成灾下纷纷陷入赤字倒闭。

但美国厂商很快遭到「现世报」。1978 年石英錶的普及度已经超越机械錶,然而香港向全球出口大量廉价石英錶,比美国厂商更严重破坏行情,使美国半导体公司不得不全面退出市场,美国传统錶业也跟着遭殃。汉米尔顿已先在 1974 年售予 Swatch 集团的前身 SSIH,反而成了瑞士品牌,而其他美国錶业,在这一波廉价石英錶大毁灭下,除了天美时(TIMEX),几乎所有厂商都关门大吉。

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知名瑞士平价錶品牌 Swatch。

美国錶业惨遭几近灭绝,瑞士錶业也一样在石英錶摧残下风雨飘摇。1983 年,瑞士錶业从 1970 年的 1,600 家,大幅倒闭到仅存 600 家,瑞士为了因应这个「亡国灭种」的危机,从政府、瑞士银行到錶业产业界大团结,创造出平价品牌斯沃琪(Swatch)做为反攻的先锋。Swatch 设计上大幅减少零组件、採用塑胶材料、高度自动化生产,以平价销售却能有高利润,加上瑞士传统品牌形象加持,策略大获成功,推出 2 年就售出 250 万支,为瑞士錶业杀出一条生路。另一方面,劳力士、百达翡丽等品牌,则选择躲进高价精品市场,以迴避石英危机的冲击。

1980 年代以后石英錶成为钟錶市场的主流,最后变得超便宜,沦为在夜市新台币一两百元就有一只。而这幺便宜的路边摊錶,因为石英振荡器的技术原理,比高贵的机械錶更準确,更因没有複杂机械零件,也使石英錶维修需求远低于机械錶,实在让机械錶情何以堪。幸好精品市场把精品錶当作身分象徵,而非计较其「CP 值」。

石英錶曾经笑傲江湖,横扫錶业市场,歼灭了大量錶业公司,如今轮到它面临挑战。智慧型手机彻底消除了手錶存在的意义,瑞士錶业也再度全神应战,视为一大危机。不过,比起当年「亡国灭种」的石英危机,智慧型手机的挑战虽然重挫当年的反攻先锋 Swatch,但对如今已大多躲进高价精品市场的瑞士錶业来说,连石英大灭绝都能躲过了,智慧型手机又算什幺?

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