【丰云】錶業殺手如今廉頗老矣,回顧石英錶的興衰

作者 | 發布日期 2017 年 08 月 31 日 9:00 | 分類 手機 , 材料 , 財經 follow us in feedly

智慧型手機的出現,造成許多電子產品的生存危機,電子石英錶也是苦主之一。自從人手一支智慧型手機,既能看時間、當鬧鐘、當碼錶,還結合行事曆功能,傳統手錶望塵莫及,就算之後推出智慧型手錶,還是難以翻身,如今只剩高價機械錶還在精品市場有一席之地,一般石英錶只能望風迎降。回顧歷史,石英錶曾經是差點將機械錶趕盡殺絕的當紅炸子雞,短短數十年就風水輪流轉。如今,就讓我們來緬懷一下這個曾經的錶業殺手。



石英錶的技術根基來自赫赫有名的居禮家族,1880 年,皮耶·居禮(Pierre Curie,就是居禮夫人的丈夫)與雅克·居禮(Jacques Curie)兩兄弟,一起發現了電氣石有晶體壓電效應(Piezoelectricity),所謂壓電效應就是對材料施加物理壓力能產生電。相對的,對材料施加電場,則材料會產生機械變形,稱為逆壓電效應。利用這樣的特性,可利用晶體的振動頻率來控制電子訊號的輸出頻率。

科學家發現石英晶體具有良好的壓電效應,可用來打造電子振盪器。1917 年貝爾實驗室首度打造出晶體電子振盪器,到 1921 年,美國物理及電子工程學家華特‧蓋頓‧卡迪(Walter Guyton Cady)打造出第一款石英振盪器。1920~1930 年代,石英振盪器成為穩定頻率訊號的重要來源,開始廣泛用於無線電、廣播、聲納、雷達等電子設備,也很快用於鐘錶。1928 年,貝爾實驗室開發第一座石英鐘,準確度達 30 年只偏差 1 秒鐘,此後石英鐘成為全球時間的標準,直到 1950 年代被原子鐘取代為止。

▲ 歐洲第一座石英鐘,現存德國鐘錶博物館。(Source:By Museumsfoto (Deutsches Uhrenmuseum) [CC BY 3.0 de], via Wikimedia Commons

石英要全面進攻手錶領域還有兩大障礙,首先是最初石英振盪器使用的石英是天然石英,幾乎都來自巴西,有產能限制,其次是無法縮小到能戴在手腕上的程度。早期無法將石英精確切小,而石英鐘搭配的是笨重的真空管電路,不僅難以縮小到手錶內,當時更一度認為不可能成本降低到能大量商業應用。

但人類科技的發展一一突破這些障礙。二次大戰時,由於雷達、無線電、聲納等軍事裝備大量應用石英振盪器,為了滿足需求,開始研發合成石英的可能性。戰後的 1950 年,貝爾實驗室發明水熱合成法合成石英,打通第一道關卡;1960 年代,半導體技術的發展提供廉價的電子零件;1968 年,光蝕刻技術誕生,如今我們熟悉的光蝕刻應用是蝕刻矽晶圓,但也可用來蝕刻石英,以切出微小石英塊,可打造出更小的石英振盪器,於是石英錶的技術基礎終於萬事俱備。

在石英錶之前,鐘錶業就已開始嘗試電子錶。美國老牌大廠漢米爾頓電子(Hamilton Electric)於 1957 年推出全球第一款電子錶,當時採用電子擺輪技術,精確度與機械錶並無太大差別,但電子擺輪技術相當脆弱不穩定,過不久就由瑞士發明家馬克思‧韓佐(Max Hetzel)發明的音叉技術取代。他為美國公司寶路華(Bulova)工作,為寶路華開發音叉電子錶 Accutron,於 1960 年推出,成為音叉電子錶的代表作,Accutron 還成為阿波羅任務放置於月面登陸處的「阿波羅任務月面實驗包」(Apollo Lunar Surface Experiments Package,ALSEP)中一員。

然而音叉錶依靠機械齒輪記錄音叉高達每秒 300 多次振動,不僅機械齒加工難度高,即使用了耐磨合金,也經受不住長期高頻率磨損,受到外力振動時也很容易發生走時過快現象。當石英振盪器能提供穩定的信號,音叉錶技術就顯得落伍了。

瑞士錶業對這個新發展相當注意,1962 年歐米茄(OMEGA)、伯爵錶(Piaget)、百達翡麗(PATEK PHILIPPE)、勞力士(Rolex)等 20 家鐘錶製造商共同發起電子鐘錶製造中心(Centre Electronique Horloger,CEH),於 1966 年打造出第一款石英錶原型機 Beta-1,1967 年打造出 Beta-2,1970 年打造出 Beta-21,準確度達每個月偏差 5 秒鐘以內。20 家廠商原本決定生產 6,000 只,但 Beta-21 仍然又大又笨重,且很快耗光電力,於是雷聲大雨點小,電子鐘錶製造中心共同製造出師未捷,各廠開始改把石英錶拿回自家自行製造,各自研發如何縮小機體、延長電池壽命,讓石英錶能成為商業上可行的產品。

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,因此造成歷史上一些小爭議。因為 Beta-1 比 Astron 早,但是商業上市的 Beta-21 則比 Astron 晚一點,使得 Astron 搶下首只商業上市電子石英錶的頭銜。Astron 與 Beta-21 都將石英振盪器頻率設在 8,192 赫茲,Astron 當時售價 45 萬日圓,相當於一輛中型小客車,官方規格每日誤差範圍正負 0.2 秒鐘,然而,Astron 很快遭逢強力挑戰。

▲ 第一顆石英手錶機芯,裝於 Seiko Astron Caliber 35A 裡。(Source:By Museumsfoto (Deutsches Uhrenmuseum) [CC BY 3.0 de], via Wikimedia Commons

1971 年,芝柏(Girard Perregaux)推出 350 石英錶 ,內建摩托羅拉(Motorola)積體電路微處理器控制步進馬達,相當於在 5 平方毫米面積塞入 300 個電晶體,電力消耗大幅改善,減少到 4 毫安培,改善了電池壽命;另一方面,芝柏石英錶以 32,768 赫茲頻率運作,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確性,每天誤差範圍僅 0.164 秒,奠定日後石英錶的石英振盪器頻率標準。

準確度提升,加上更長的電池壽命,芝柏創造大眾市場接受石英錶的基本條件。自此之後,石英錶開始進入大量生產攻入大眾市場階段,美國基於電子半導體產業的先進地位,德儀(Texas Instruments)、快捷半導體(Fairchild)、國家半導體(National Semiconductor)紛紛進入搶食市場,使石英錶價格從最早精工 Astron 與芝柏的精品錶地位跌入凡間,錶業重新洗牌。美國與日本廠商挾著石英錶崛起,瑞士錶業市佔率大幅流失,傳統地位受到嚴重挑戰,陷入「石英危機」,許多瑞士錶業在石英錶氾濫成災下紛紛陷入赤字倒閉。

但美國廠商很快遭到「現世報」。1978 年石英錶的普及度已經超越機械錶,然而香港向全球出口大量廉價石英錶,比美國廠商更嚴重破壞行情,使美國半導體公司不得不全面退出市場,美國傳統錶業也跟著遭殃。漢米爾頓已先在 1974 年售予 Swatch 集團的前身 SSIH,反而成了瑞士品牌,而其他美國錶業,在這一波廉價石英錶大毀滅下,除了天美時(TIMEX),幾乎所有廠商都關門大吉。

▲ 知名瑞士平價錶品牌 Swatch。(Source:Flickr/Aine CC BY 2.0)

美國錶業慘遭幾近滅絕,瑞士錶業也一樣在石英錶摧殘下風雨飄搖。1983 年,瑞士錶業從 1970 年的 1,600 家,大幅倒閉到僅存 600 家,瑞士為了因應這個「亡國滅種」的危機,從政府、瑞士銀行到錶業產業界大團結,創造出平價品牌斯沃琪(Swatch)做為反攻的先鋒。Swatch 設計上大幅減少零組件、採用塑膠材料、高度自動化生產,以平價銷售卻能有高利潤,加上瑞士傳統品牌形象加持,策略大獲成功,推出 2 年就售出 250 萬支,為瑞士錶業殺出一條生路。另一方面,勞力士、百達翡麗等品牌,則選擇躲進高價精品市場,以迴避石英危機的衝擊。

1980 年代以後石英錶成為鐘錶市場的主流,最後變得超便宜,淪為在夜市新台幣一兩百元就有一只。而這麼便宜的路邊攤錶,因為石英振盪器的技術原理,比高貴的機械錶更準確,更因沒有複雜機械零件,也使石英錶維修需求遠低於機械錶,實在讓機械錶情何以堪。幸好精品市場把精品錶當作身分象徵,而非計較其「CP 值」。

石英錶曾經笑傲江湖,橫掃錶業市場,殲滅了大量錶業公司,如今輪到它面臨挑戰。智慧型手機徹底消除了手錶存在的意義,瑞士錶業也再度全神應戰,視為一大危機。不過,比起當年「亡國滅種」的石英危機,智慧型手機的挑戰雖然重挫當年的反攻先鋒 Swatch,但對如今已大多躲進高價精品市場的瑞士錶業來說,連石英大滅絕都能躲過了,智慧型手機又算什麼?

(首圖來源:pixabay

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