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|CD-R光盘生产工艺|
光记录介质发展概况（上）(160) |
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新记录介质的发展趋势 进入90年代以来，电子信息技术迅速向数字化、集成化、网络化和智能化发展。信息技术发展的主线是数字化。数字化浪潮席卷全世界，渗透到社会生活的各个领域，渗透到千家万户，“数字地球”、“数字生活”、“数字家庭”等新概念层出不穷。社会经济和社会生活已和数字化技术紧密结合在一起。 数字化技术的发展和普遍应用，其必然结果是迫使模拟技术逐渐退出诸多应用领域，并由数字技术取而代之。特别是在音频、视频和数据存储三大领域，由模拟方式向数字方式的过渡日益加快。 随着信息技术的数字化发展，信息记录及其介质，已经或正在发生根本性的变革。变革的主线同样是数字化。总的发展趋势是：1.记录技术由磁记录向磁光记录、光记录和半导体记录发展；2.记录方式由模拟向数字发展；3.记录介质由磁性机制（磁带、磁盘、磁卡）向磁光介质（磁光盘）、光介质（光盘、光带、光卡）和固态介质发展；4.记录介质的形态由带向盘、卡发展；5.发展目标是高密度化、大容量化、高性能化和小型化。 近10年来，信息记录介质的种类空前的多样化。模拟式磁记录介质的性能扩展已近极限，越来越难以适应信息对大容量、高传输速率的要求。因此，更适合数字化时代需要的光记录技术及介质逐步占据了数字记录的主导地位，并终将取代模拟式磁记录技术及介质。 随着数字技术应用领域的不断扩展、计算机的普及和网络技术的进步，对图、文、声、像等海量信息的数字化处理，需要高密度记录技术和大容量的记录介质。光记录技术和光记录介质，就是数字时代存储领域的尖兵。从LD（激光视盘）到CD（激光唱盘/小型光盘），再到DVD（数字通用光盘）仅仅经过20多年的发展，光记录技术及介质就取得了巨大的技术成就，关键技术也日趋成熟和完善。光记录介质现已发展成一个庞大的光盘家族，系列化的产品相继投入工业化大规模生产，形成了极具效益的光盘（包括硬件）产业，并以其它记录介质从未有过的发展速度快速增长，形成世界规模的大市场。 光记录介质发展概要 光记录是从70年代初发展起来的一项高新信息存储技术。在信息记录材料领域，一般将采用激光进行记录和读出的盘状记录介质，统称为光盘。以CD（Compact CD）光盘为代表的光记录介质具有记录密度高、容量大、随机存取、保存寿命长、稳定可靠和使用方便等一系列优点，特别适用于大数据量信息的存储和交换。光记录技术不仅能够满足信息社会海量数据存储的需要，而且能同时存储图、文、声、像等多种信息，使传统的信息记录、传输和管理方式也发生了根本性的变化。 各种记录介质的记录/读取方式比较如表2-1所示，其中，软盘（FD）和硬盘（HD）属纯粹的磁记录；CD-R（一次性可写入光盘）和PD（相变光盘）为热记录、光读取；MO（磁光盘）和MD（小型磁光盘）为热磁记录、光读取。 表2-1各种记录介质的记录/读取方式的比较 光盘的研究始于1961年。在1960年He-Ne激光连续震荡获得成功之后，由美国斯坦福（Stanfod）大学和3M公司率先投入光盘开发。光盘的研究与开发在1962年实用化的IC技术、1970年开发成功的室温连续震荡半导体激光等相关技术的支持下，于1972年首先由Philips公司推出了激光视盘（LD：Laser Disc）。10年之后，CD（Compact Disc）问世并迅速普及，光盘从此走上快速发展的轨道。 磁光盘的概念是50年代提出来的。但直到60年代，人们才懂得了磁光盘的原理。之后，在激光技术进步的推动下，磁光盘研究终于在70年代大力发展起来。但是，好景不长，由于当时采用气体激光技术在很多方面还不成熟，难以达到实用化水平，所以在70年代中期不得不中断了磁光盘的实用化研究。到1980年，磁光盘研究取得重大进展，采用GdTbFe（钆铽铁）膜和半导体激光的磁光盘开发成功，实现了磁光盘介质的记录与读出，从而使磁光盘记录技术及介质的研究开发不断取得新的进展。到1995年，磁光盘已发展到第三代。1999年第四代磁光盘问世。 相变光盘的原理是在1971年由美国人提出的。到1982年，追记型相变光盘上市。1996年，推出了多媒体光盘PD系统。 如果从1972年由Philips推出LD算起，在仅仅20多年的时间里，光记录介质的已由LD发展到DVD（Digital Versatile Disc），形成阵容强大的光盘系列产品（图2-1）。表2-2是光记录及介质的发展年表，反映了光记录的发展简史。
1960年 He-Ne激光室温下连续震荡成功（美国） 1961年 斯坦福（Stanfod）、Univ、3M开始光盘研究开发 1962年 IC技术实用化；开发脉冲震荡半导体激光（美国） 1970年 开发室温连续震荡半导体激光 1971年 发现硫属（硫、硒、碲）化合材料的相变具有存储效应，提出相变光盘原理（美国）；发现非晶/结晶激光存储现象（ECD公司） 1972年 激光视盘（LD）问世（Philips、MCA） 1977年 130mm（650MB）和300mm（5-7GB）追记型光盘问世；第一台激光唱机问世；MnCuBi磁光盘试制成功（NTT）；16kDRAM批量生产 1978年 激光视盘和播放机上市 1980年 TbFe-GdTbFe磁光盘问世；半导体激光高密度读写成功（KDD）；MO盘实现26dB的S/N（KDD） 1981年 红皮书（CD-DA标准）发行 1982年 激光唱盘（CD-DA）上市（Philips）；CD-G、CD-V上市；相变追记型光盘（低氧化物TeOx）商品化（松下） 1983年 GdFeCo磁光盘问世（带沟槽的丙烯基板）（KDD/Sony）；CD-ROM开发 1984年 GdTbCo磁光盘问世（CANON）；双激光改写型相变光盘 1985年 CD-ROM上市；开发Ge-Sn-Te相变材料（IBM）；黄皮书（CD-ROM格式）发行 1986年 开发相变光盘单束激光光调制重写技术；开发快速晶化材料（InSeTi），使相变光盘的读写成为可能（日立制作所）；CD-I；开始研究开发MD（Mini Disc）（SONY） 1988年 第1代5.25型MO（650MB/双面，坑位记录方式）上市；CD-R发布并上市（太阳诱电）；快速晶化材料（GeTe-Sb2Te3-Sb）问世；开发ZnS-SiO2保护膜（松下） 1989年 ISO/IEC 10149（CD-ROM）标准制定；提出橙皮书（CD-R标准）；开发骤冷、薄膜相变盘结构（松下）；CD-R（550/650MB）盘上市 1990年 发表相片光盘（Photo CD）（松下）；橙皮书（CD-R标准）发行（Philips、Sony）；5.25型单激光重写相变光盘（130mm，1GB/双面）商品化（松下）；录音用刻录机上市 1991年 第1代3.5型MD（128MB/单面，区位记录方式）上市（Sony、Sharp）；开发磁超分辨（MSR）技术（Sony、Sharp）；数据用刻录机上市 1992年 录音用MD盘上市（Sony）；便携式MD机上市（Sony）；2倍速刻录机上市；CD-I/FMV（活动图像）；推出卡拉OK CD（JVC）；MPEG-1标准发布；130mm、2GB相变光盘实现标准化（松下）；DVD技术研究工作开始 1993年 第2代5.25型MO（1.3GB，坑位记录）问世；第2.5代5.25型MO（2GB，位元记录）问世（日立）；数据MD标准制定；MPEG-2标准出台；推出激光视盘VCD标准；提出高密度光盘HDCD设想，英国公司发布一种HDCD规格（蓝皮书） 1994年 数据MD上市；推出相变型可擦写光盘驱动器CD-E（Erasable）（Philips）；第2代3.5型MO（230MB，坑位记录）上市；推出HS（Hyper Storage；海量，商品名）磁光盘（3.5型650MB），采用磁场调制直接重写（DOW）技术（日立、Sony、3M）；推出多层结构光盘技术（IBM）；提出HDCD标准草案（蓝皮书）（ODC公司）；相变光盘（130mm）实现标准（ANSI标准）化（松下）；3.5型相变光盘实现标准（ISO标准）化；橙皮书（CD-R标准）进行修订；4倍速刻录机上市；推出多媒体光盘MMCD（3.7GB/单面，7.4GB/双层）（Philips、Sony） 1995年 新概念多媒体相变光盘PD系统（650MB）上市（松下）；超密度光盘SD（Super Density Disc）（10GB/双面）（东芝、华纳）；激光脉冲磁场调制方式HS磁光盘（3.5型650MB）上市（Sony）；第3代5.25型MO（2.6GB，位元记录）；HDCD标准公布（SONY）；推出双罩RAD（Rear Aperture Detection）技术（富士通）；推出双层超密度（Duai Layer SD）光盘（9GB/双层）（松下）；推出3.5型2GB凸/凹（Land/Groove）记录方式MO；发表3.5型230MB光调制直接重写（DOW）MO（日立/Maxell）；CD-R盘、刻录机降价，市场迅速发展；DVD-Video标准统一，推出数字激光视盘DVD-Video 1996年 第3代3.5型MO（640MB，位元记录）上市（日立/Maxell）；5.25型光调整DOW（2.6GB）MO问世（日立/Maxell、Nikon）；4月，东芝DVD-Video样机、6月，日立DVD-ROM样机、8月，三菱推出DVD-ROM样机、11月，东芝、松下DVD影碟机上市；DVD视频播放机（1代）上市；3.5型光调制DOW（640MB）MO上市（日立/Maxell）；7GB MO新闻发表（富士通、Sony）；推出可擦写型CD标准，CD-E更名为CD-RW（CD-ReWitable）并商品化（Philips、Sony）；多媒体相变光盘PD实现ECMA标准化（规定了相变改写型和相变追加型两种盘的标准）（松下）；相变光盘决定采用DVD-RAM格式（DVD集团）；数字视频编辑用相变光盘商品化（松下）；影视专用DVD-Video、计算机用DVD-ROM盘问世 1997年 追记型DVD-R（3.95GB）；DVD-RAM 1.0版（DVD论坛）；DVD-RAM驱动器上市（日立）；可擦写型CD-RW（650MB）（Philips、理光）；CD-R录放机（先锋）；DVD+RW（3.0GB/单面，6.0GB双面）（Philips、Sony）；HD-DVD技术发表，尚未形成标准；HD-DVD样机，采用SHG蓝色激光（λ=430nm），15GB/面，23Mbps（先锋）；可重写CD机CD-Writer Plus（惠普）；推出内置DVD-ROM光驱的PC（东芝） 1998年 第1代可擦写DVD-RAM（2.6GB/面，5.2GB/双面）上市（松下）；CD-R可录光盘机、CD-R录音座（先锋）；BX MO（2.5型，5.2GB/单面）；SVS-R（3.95GB）上市（三井化学）；DVD随身看音乐影碟机问世（松下）；CD-RW样机（理光）；DVD-RW驱动器（Sony） 1999年 GIGA MO（3.5型，1.3GB/单面）；DVD录像机（可写型DVD）上市（先锋）；8倍速DVD-ROM驱动器；第2代DVD-RAM（4.7GB/单面）（松下、东芝等） 2000年 录像专用双面光盘（MVDISC），容量10.4GB/双面（NEC）；采用DVD-RAM的光盘录像机（松下、东芝）。 光记录介质的供求市场形势 对比一下磁记录介质和光记录介质的市场形势，二者的消长态势非常明显。到2000年，盒式录音磁带的需求量将从90年代前期的高峰（20亿盒）下降到12.5亿盒，降幅达38.8%；软磁盘将由1995年的需求高峰（36亿片）下降到17.85亿片，降幅达50%。预计2002年将下降到12.75亿片。而光盘市场则如日中天，持续快速增长，预计到2002年，录音用MD 将由1996年的3500万片猛增到2.1亿片，增长500%；3.5型MO将达到3220万片，比1996年增长135%；CD-R将达到29.94亿片，比1996年增长3690%，预计2002年将达到41亿片。世界记录介质的需求形势（日本记录介质工业会预测）如表3-1所示。 表3-1世界记录介质的需求形势 单位：百万盒/片 品种
3.1录音用MD 需求形势 MD是小型化的磁光盘，直径64mm，于1999年在日本市场抢先上市，欧洲、北美紧随其后，从而在全世界迅速普及。MD录放机的市场发展也异常迅速。据日本电子机械工业会预测，1998年世界需求量约为850万台。在旺盛的MD机需求的支持下，录音用MD盘片的需求也保持快速增长的势头，2000年日本需求将达到1.55亿片，比1997年增长154%。到2001年，需求规模将超过盒式录音带。除日本以外的MD世界需求量，2000年将达到1~2亿片，比上年增长23%，而盒式录音带的需求量将下降10%左右。SONY公司开发录音用MD的初衷是取代CD唱盘，但未能如愿，几次冲击美国市场收效甚微。 世界不同地区对录音用MD的需求形势（日本记录介质工业会预测）如表3-1-1所示。 表3-1-1 不同地区对录音用MD的需求 单位：百万片 （与上年相比） （与上年相比）
表3-1-2 便携式MD和CD唱机的世界需求预测 单位：千台
数据来源：AV7品目世界需求预测（日本电子机械工业会）
生产形势 从1992年起，有数家公司开始生产录音用MD。随着市场规模的扩大，生产厂家也快速增加。1996年以前，需求市场主要在日本，产品也主要由日本生产，目前此格局并未发生根本性变化。 1996~2000年的生产形势（日本记录介质工业会预测）如表3-1-3所示。 表3-1-3 录音用MD的生产形势 单位：百万片
3.2数据用MD 数据用MD分MD Data 1和MD Data 2两种。前者容量为140MB，后者容量为650MB。其需求量目前尚无确切的统计，但可以预计，作为替代FD的小型数据存储介质和数字相机、数字摄录机的记录介质，其需求量将迅速增长。 3.3磁光盘（MO） MO的特点是能够存储大量的数据，可进行高速数据读写，作为个人计算机和工作站的外存，其市场需求稳步增长。 （1）3.5型MO 需求形势 3.5型MO体积小、携带方便、驱动器和盘片成本低、标准统一、数据的兼容性和可靠性高。 近年来，随着PC和工业平台性能的提高、内置硬盘容量的增加以及应用软件的多样化，对外部存储设备的需求日渐旺盛。3.5型MO作为大容量、可换介质等特征占有稳定的市场份额。由于容量和传输速度的提高，介质/驱动器的价格、兼容性和可靠型等特点，3.5型MO的需求量还将持续增长。 3.5型MO的主要需求市场是备份、影像数据保存、工作文件和多媒体文件的转移等。最近，随着因特网的普及，作为大容量介质，MO的需求高涨。1999年春问世的1.3GB的GIGA MO，就是适应这种网络需求的产品。 1999年的世界需求量比上年增长20%，达到285万片。今后年增长率将稳定在10%左右。1999年，日本国内的需求占世界需求的83%，北美地区仅为2%，欧洲和亚洲市场处于逐年增长（15%）的势头。今后主要的需求市场仍在日本，市场的需求结构不会有多大的变化。 3.5型MO虽然在日本占有稳定的市场，但在其它地区，由于和CD-R/RW和FD有较大的价格差，市场竞争形势十分严峻。 3.5型MO的世界需求预测（日本记录工业会）如表3-3-1所示。 表3-3-1 3.5型MO的世界需求预测 单位：千片
生产形势 3.5型MO作为ISO标准规格第1代128MB商品盘，于1991年上市。接着在1992年推出第2代230MB盘；1996年推出540/640MB盘。另外，重写MO盘（230MB）在1995年上市，1996年又推出540/640MB产品，1999年推出了1300MB（1.3GB）的产品。 据预测，1999年的世界产量比上年增长17%，达到3100万片，2000年将达到3500万片。其中，97%是在日本国内生产，在欧洲也生产一部分。3.5型MO的主要市场在日本。目前，其它国家的厂商尚未介入生产，日系厂商也未向海外转移，部分厂商的组装生产也仅限于亚洲地区。 MO盘主要生产厂商在日本有6家，欧洲有1家（Prime Disc）。最近，台湾莱德（Ritek）公司与Philips的子公司PDO Media组成Joint Venture公司准备生产3.5型和5.25型MO。 3.5型MO的生产形势（日本记录介质工业会预测）如表3-3-2所示。 表3-3-2 3.5型的生产预测 单位：千片
(2)5.25型MO 需求形式 1988年第一代5.25型MO 650MB商品盘投放市场以来，形成了与3.5型MO不同的需求结构。这是因为采用光盘库（数十~数百GB）的超大容量文件服务器已成为主要需求，所以在网络化程度较高的的北美市场需求量较大。在日本，厚生省已同意X光片等医疗领域的影像资料用MO存储，所以制定了5.25型MO的通用标准，此举已成为业内人士关注的焦点。5.25型MO的需求市场主要是DTP、视频编辑、CAD/CAM、预压制、医疗影像、多媒体开发等，还用于大容量（数十GB~TB级）光盘库系统，特别是作为光盘库的存储介质，在美国的需求量很大，据说占世界需求总量的一半。5.25型MO与RAID及大容量磁带等其它介质的竞争十分激烈。目前，需求量的大半是4X（2.6GB）和8X（5.2GB），预计在2000年14X（9.1GB）将问世。 近几年，5.25型MO的需求处于稳定期。除1999年因应付“千年虫”问题而有特殊需求比上年有1%的增长外，今后将处于缓慢下降的趋势。需求市场以欧美为主，北美和欧洲的需求量占世界需求量的83%，日本占11%。 5.25型MO的世界需求形势（日本记录介质工业会预测）如表3-3-3所示。 表3-3-3 5.25型MO的世界需求预测 单位：千片
生产形式 作为国际标准规格的磁光盘，第1代产品650MB在1989年问世。1993年推出了1.2/1.3GB的商品盘；1995年第3代2.3/2.6GB的产品赏识；1998年推出4.1、4.8和5.2GB的产品。另外，4倍容量的重写MO于1996年上市。据预测，1999年的世界产量比上年增长4%，达到296万片。其中，日本国内产量为260万片，占世界产量的88%。其他国家和地区的产量占12%，为36万片。美国与1998年停产，欧洲只有1家公司生产。尽管如此，其他国家的产量所占的比重仍高于3.5型MO。其原因是5.25型MO的需求市场以欧美为主。目前，日系厂商尚未移向海外生产。5.25性 MO的生产形势（日本记录介质工业会预测）如表3-3-4所示。 表3-3-4 5.25型MO的生产形势 单位：千片 --cd-time |
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