工匠精神的月球背面:為何大立光被追上

沈榮欽、莊皓鈞
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圖片來源:翻攝自大立光官網

在台灣的企業群像中,大立光一直佔有相當獨特的地位。多年耕耘光學技術,將之做到極致,被視為「隱形冠軍」的典範。2014年打破國泰人壽的股價紀錄,維持股王直到2021年。執行長林恩平從小兒科醫師轉而繼承父親家業,低調沈穩的個性,重視研發從不手軟,讓大立光成為蘋果鏡頭的唯一供應商、台股的股王。

大立光技術猶在,何以市場表現被追過?

但是奇怪的是,儘管大立光從未停止創新,技術依舊維持世界頂尖的地位,但是市場表現卻無法與其創新程度匹配。市場佔有率遭到中國舜宇光學逐步蠶食,股價也一落千丈。令人不解的是,舜宇光學的技術明明不如大立光,為何能夠在市場上威脅大立光?為什麼創新能力較佳的大立光,難以回應創新能力較弱的舜宇?

早期經濟學者研究創新時,大多將之分為兩類:漸進式創新(incremental innovation)和激進式創新(radical innovation)。漸進式創新是對現有產品或技術的小幅改良,激進式創新則是基於不同的科學或工程原理,因此有開創出全新市場和應用方式的潛力。學者大多致力於說明為何漸進式創新有利於現有領導廠商,而激進式創新如何顛覆領導廠商。

這種做法後來經過不斷地發展,雖然有長足的進展,但是卻有兩個重要的缺陷。

第一,有些產業領導廠商面對漸進式創新,卻依舊無法應對新進者的挑戰而失敗。例如哈佛大學的Rebecca Henderson和Kim Clark曾經舉出一個例子。1950年代中期,美國通訊大廠RCA曾經開發過攜帶式收音機。儘管RCA已經具備所有相關技術,例如電晶體、無線電電路、喇叭、調音裝置等等,但是他們卻覺得沒有必要繼續發展這種非一線的技術。反而是當時日本的一家小公司Sony將攜帶式收音機上市,並且銷售至美國。

而RCA見到後,才跟著推出類似產品,但是始終落後Sony。後來Sony相繼推出音質更好以及可以收聽FM的攜帶式收音機,RCA始終苦苦追趕。事實上Sony的很多技術甚至來自RCA的授權,其改良也屬於漸進式創新,為什麼RCA卻始終在市場上無法趕上Sony?這種傳統創新理論所無法解釋的奇怪現象,卻在很多產業中屢見不鮮。

第二,漸進/激進式創新的研究無法幫助人們理解企業內部組織和創新之間的關係。這是因為經濟學者的重心放在創新如何影響市場,例如即使熊彼得的創新定義包含企業組織的改變,但是他知名的破壞式創新,目的在於理解創新如何影響經濟體系的循環(circular flow of economy),而非企業內部的組織。後來多數的研究也著重於創新對市場的影響,例如創新和產業結構如何影響企業的利潤和領導地位,而不關心企業內部的研發與行銷組織。

架構式創新的解析提供新的觀點

直到Henderson和Clark提出架構式創新(architectural innovation),他們發現某些類型的創新在每個產品元件的技術上屬於漸進式創新,但是卻改變了元件的連結與組合方式。由於領導廠商慣於將注意力置於產品元件上的漸進式創新上,當新進企業透過改變元件連結與組合方式進行創新時,往往使得領導企業難以回應。這個發現也進一步解釋了何以企業內部的組織方式,和外部的技術競爭息息相關。

大立光自成立以來,一直都堅持走技術自主路線。1990年前後,玻璃鏡片技術幾乎都掌握在日本相機大廠手裡,大立光透過研發突圍,其後,考量到當時日本大廠在玻璃鏡片方面的專利佈局深厚,發展空間受限,大立光決定引進超高精密非球面模仁加工機,發展塑膠鏡片技術。

一般來說,玻璃材質適合製作高精度鏡片,但製程較複雜,使其較難快速提升產能與良率;反之,塑膠鏡片主要採射出成型製造,製程簡單,可大量生產,容易控制成本,但較性能上無法跟最高階的玻璃鏡片相比。

最初,大立光從掃描器及數位相機等對鏡頭性能要求相對較低、價格導向的產品切入,由於塑膠鏡片成本比玻璃還低,但製程技術上仍有難度,大立光淨利率曾高達八、九成,並一度是全台唯一的塑膠鏡頭供應商。

2005年之後,大立光以其技術優勢及設計能力,打入HTC、iPhone等高階智慧型手機供應鏈,在客戶的要求下,為提昇相機的成像品質,大立光持續研發多鏡片(P)鏡頭,2019年7P鏡頭已進入量產,領先競爭對手一代以上,並持續開發8P、9P鏡頭。

大立光的優勢來自於專業與擁有世界最頂尖的技術

大立光的優勢來自於長期深根塑膠光學鏡頭領域,並擁有世界最頂尖的技術。2020年7月,《天下雜誌》在一篇專題報導中引用某蘋果供應鏈主管的說法,「大立光在光學領域產品持續領先同業1至1.5代、佈局大量專利構築護城河,以及技術仍有向上發展的空間等優勢」,並依此認為大立光的技術優勢在短期內將沒有競爭對手,甚至以「不用看蘋果臉色的股王」來形容大立光。

大立光的卓越毋庸置疑。柯林斯(Jim Collins)在暢銷書《從A到A+》中,檢視從1965到1995年間名列《財富》500大的1,435家企業,以股票報酬率優於大盤3倍做為「卓越」的標準,找出11家從優秀到卓越的公司。他發現這些卓越公司成功的祕訣包括:具有謙虛及堅持專業特質的領導人、傾向用對的人,願意面對問題、強調紀律、採取刺蝟原則經營事業,並運用科技做為加速器。其中,所謂的刺蝟原則指的是,企業對投入的事業有熱情,能在這項事業上做到頂尖,並能創造獲利。這些條件都與大立光若合符節。

1987年成立的大立光,一路走來只專注於研發及提供最好的塑膠光學鏡頭,重視工匠精神,企業執行長林恩平在媒體眼中也是一位低調、有紀律的經營者,話不多說且就事論事。從經營績效來看,隨著智慧型手機對相機的需求爆發,大立光靠塑膠鏡頭這項單一產品,在2012至2021年間稱霸台股,蟬聯近10年的股王,其間更一度將股價推昇至台股有始以來的最高成交價6,075元。

不過曾經被認為不可能追上大立光的中國廠商舜宇光學,也在此時打入蘋果供應鏈,正式成為iPhone鏡頭的供應商。短短一年後,大立光的股價自2020年7月後就一路向下,2021年10月,已跌至2,000元左右,只有最高點的三分之一。《天下雜誌》改以「紅色兵團攻破台灣隱形冠軍」為封面故事,報導舜宇光學市值及獲利超越大立光,質疑大立光已被舜宇光學超越,「大立光神話」不再。

大立光原本獨佔高階手機相機鏡頭市場,卻在短時間受到競爭者突破。為何像大立光這樣一家如此卓越的企業,其長期建立起來的競爭優勢會在如此短的時間內消失?這是不是意味著在變動快速的科技產業採取堅守刺蝟原則,累積長期競爭優勢的做法是不是不再適用?

在瞬息萬變的環境中,企業的競爭優勢通常難以持久。例如新技術的興起可能讓舊技術很快過時、消費者的喜好改變縮短產品熱銷的時間、新競爭對手源源不絕的出現讓產業領導者措手不及等等,這些現象在產品生命週期短暫、技術變動快速的高科技產業尤其明顯。

關鍵在於蘋果不再追求採用最佳規格的鏡頭

不過檢視大立光與舜宇光學的競爭,舜宇光學並非來自於光學鏡頭產業外的競爭對手,不論是塑膠鏡頭或玻璃玻鏡頭技術,舜宇光學的技術既非激進式創新也不屬於克里斯汀生(Clayton Christensen)所謂的「破壞式創新」,大立光仍保有技術上的優勢。大立光的問題不是因為新競爭對手帶來的激進式創新,相反的,光學鏡頭的技術進步屬於漸進式創新。按照傳統理論,漸進式創新對既有領導者有利,但是為何大立光依舊難以回應技術較差的舜宇光學挑戰?

關鍵的轉折點並非源自大立光與舜宇光學,而是主要客戶不再追求採用最佳規格的鏡頭。從2017年大立光開發出6P(6片塑膠鏡片)鏡頭,獨家供應蘋果iPhone使用之後,即使大立光持續開發出7P、8P鏡頭,蘋果卻開始放緩手機鏡頭規格的昇級。即使2019年大立光已開始出貨8P鏡頭,並開始研發一億畫素以上的9P鏡頭,但蘋果從iPhone12到iPhone13,連續三年都停留在使用7P鏡頭,大立光所研發的8P、9P鏡頭未被採用,毛利也受到影響,而2021年舜宇光學首度成為iPhone13廣角鏡頭的供應商。

蘋果之所以能使用較低規格的鏡頭與其他高階手機競爭,主要是其持續開發先進的圖像演算法及相機技術,以軟體與硬體的互補來達到更好的成像效果。其中最著名就是「人像模式」功能,此技術同時使用兩個鏡頭拍攝畫面,再透過立體匹配算法,將不同畫面的像素進行匹配,從而計算出拍攝場景特徵的「深度」,拍出具有景深的照片。另外,蘋果也很早就佈局光學防手震技術,以及快速從不同角度拍攝多張照片,再將這些照片合成為一張超高解析度的影像的技術。除此之外,蘋果也積極導入LiDAR(光學雷達掃瞄儀),技術,這項技術除了能強化夜拍功能,還能支援測距、AR功能及3D建模功能。

表面上來看,由於蘋果利用演算法及鏡頭設計的創新來降低了對高階鏡頭的需求,而華為受到美國制裁,也導致市場對高階鏡頭的整體需求減少,但華為並非蘋果唯一,甚至主要的競爭者;同時不論是三星或是OPPO仍在高階手機持續昇級,蘋果勢必要持續改進手機相機的成像品質。

另一方面,更值得注意的是,手機鏡頭應用越來越廣,iPhone高階手機在光學相關應用,除了鏡頭數量增加之外,也加入許多不同功能的模組。如iPhoneX加入Face ID人臉辨識功能,而需要增加3D感測鏡頭,iPhone12也開始導入LiDAR技術。同時,隨著消費者對成像品質要求越來越高,透過演算法優化終有盡頭,為了減少長久以來消費者詬病的鏡頭外凸問題,克服物理限制,潛望鏡頭的導入已成為趨勢。

面對挑戰,大立光仍堅持採用全塑膠鏡頭解決方案

針對上述趨勢,雖然玻璃鏡片具有在耐熱度以及能縮小鏡頭一片鏡片長度的優勢,大立光仍堅持採用全塑膠鏡頭解決方案。執行長林恩平的看法是塑膠鏡片的射出過程更容易實現完全定型,能夠緊密壓縮不會產生位移,而且成本相對較低。以3D感測鏡頭為例,3D感測鏡頭發射端用雷射,使用時會有發熱的問題,為解決這個問題,大立光採用的是7P產品,以塑膠鏡片並增加一片延長焦距的獨特設計達到散熱效果,大立光評估這個設計同時還能降低生產成本(相對於G+P鏡頭)。除此之外,在潛望式鏡頭的開發,大立光也是以全塑膠鏡頭為主,其制定的規格是橫式、不需切邊、整組移動模式的5P產品。

演算法的使用、手機鏡頭模組的增加,加上潛望式鏡頭設計成為趨勢,意味著新的手機鏡頭的技術架構已經有所轉變。一般而言,手機鏡頭模組由光學鏡片組裝成的鏡頭組,和影像感測器與音圈馬達(Voice Coil Motor,VCM)所構成。若是潛望式鏡頭,除了鏡頭結構改變從直式改為橫式,還需增加稜鏡組裝。

舜宇光學及亞洲光學是推動G+P(玻璃鏡片與塑膠鏡片混用)鏡頭

除此之外,在鏡片組合上,大立光採用的是全塑膠鏡頭,但其他競爭對手,如舜宇光學及亞洲光學則是推動G+P(玻璃鏡片與塑膠鏡片混用)鏡頭。手機相機的架構已經有所轉變,但大立光重視產品毛利率(60%以上),主要還是提供鏡頭組,雖然為服務客戶,大立光仍提供鏡頭與VCM的整合產品,但音圈馬達部分由於毛利率較低,主要採外購。大立光以元件毛利率高低判斷是否應該自製,是不少上市公司的盲點。

很多上市公司為了股價的壓力,必須迎合資本市場維持毛利率,這種作法對企業創新有其風險。舜宇光學則是除了同時做鏡頭組及鏡頭模組外,也開發TOF(飛時測距)模組、結構光、潛望式及光學防手震模組,其中TOF(飛時測距)及結構光模組是3D感測鏡頭模組不可獲缺的零件。

舜宇光學自製的元件超過大立光,會令其在創新上有優勢嗎?以鏡頭架構而言,這要視當時主流設計是否已經成形。理論上,企業創新既需要能夠辨識並從外部獲得知識,也需要能夠將外部知識整合到公司內部,兩者何者比較重要決定於產品的主流設計是否已經出現:主流設計興起前,辨識與獲取外部知識較為重要,自製元件無法帶來優勢;只有在主流設計興起後,整合外部知識與內部知識較為重要時,自製元件才能發揮優勢。從這個角度而言,當時舜宇光學引進潛望式光學鏡頭,在蘋果等手機大廠力推下,很快成為主流設計,舜宇光學自製相關元件,應該對其績效有所助益。

即使如此,大立光畢竟浸潤光學技術多年,研發功底深厚,而潛望式鏡頭也不是所謂的激進式創新,當時大立光已經開始研發獨步全球的9P鏡頭。既然技術上依舊領先,為什麼最後大立光無法回應客戶要求的變化,導致優勢流失呢?

關鍵在於當時手機鏡頭的創新雖然在元件的技術上屬於漸進式創新,對領導者大立光有利,但是在架構上卻屬於Henderson和Clark所謂的架構式創新(architectural innovation),也就是雖然每個元件上的技術遵循相同的原理逐漸改良,但是元件之間的關係與互動方式卻有所不同,正是因為這點,導致大立光無能回應舜宇的挑戰。

手機鏡頭的架構包含鏡頭組、影像感測器與音圈馬達三大元件,若單從鏡頭組來看,潛望式鏡頭則是由稜鏡、塑膠鏡片或玻璃塑膠混合鏡片、光學防手震模組及影像感測器四大元件所組成。

手機鏡頭變異已呈架構式創新

與傳統直式鏡頭相比,潛望式鏡頭在鏡頭組、影像感測器與音圈馬達三大元件上,其核心設計皆沒有改變,但由於新的iPhone增加了不同功能的鏡頭及相對應或功能互補的模組,使得元件間的連接關係改變,這除了縮短相機鏡頭尺寸,同時也改變了相機鏡頭的使用方式,新增包括人臉辨識、VR/AR、類單眼等功能,因而降低了全塑膠鏡頭的功能性,並讓全塑膠鏡頭的概念面臨被玻璃塑膠混合鏡片所淘汰的可能。這種改變正是架構式創新。

架構式創新需要元件知識與架構知識:元件知識是關於單一組件設計和功能的知識,而架構知識指的是關於產品組件間連接關係的知識。架構式創新是用新的方法連結既有的核心元件,因此,架構知識不需要對組成產品的單一元件有很深的理解,但元件知識不同,企業反而需要投入大量心力於元件的核心設計上,持續改進與創新。這裡可以借用英國哲學家柏林(Isaiah Berlin)爵士所說的「刺蝟知道一件大事,狐狸知道許多小事」,重視核心元件創新,發展核心能力的企業就像刺蝟一樣只專注於一件事,而進行架構式創新的企業則像狐狸一樣需要許多小事。

過度當刺蝟,就少了狐狸的靈活性

領導廠商雖然在元件知識上領先,但是卻通常難以察覺技術架構的轉變及創新。產業技術發展到一定階段,通常會產生主流設計,因此企業毋需針對每一種新技術加以實驗,而只要遵循現有的技術架構加以發展。例如早期汽車產業中包括汽油、電池與蒸汽三種動力系統,但是後來汽油動力成為主流設計之後,汽車廠商在設計每一種元件時,就毋需考量不同動力可能帶來的改變,而只要遵循汽油動力系統架構,對每一元件研發,尋求改進,這可以為汽車廠商省下大筆費用。但是百年之後,當電動車再度興起時,既有汽車廠商突然之間便難以適應。

現有廠商之所以難以察覺技術架構的創新,是因為架構知識已鑲嵌於公司的例行工作(routines)、溝通管道和問題解決策略中,而形成了公司處理問題的基本框架。組織運行越久,這些架構知識會變得越來越隱性,融入組織的運作機制中,成為組織慣性的一部分。當企業傾向透過既有的架構知識來理解和應對架構創新的挑戰,這種隱性知識反而成為公司適應的障礙。

因此,當架構式創新出現時,公司往往低估其影響,認為只需對現有產品進行小幅調整即可應對,而忽視了組件之間連接關係的根本性變化。這種錯誤判斷導致公司未能及時重新組織其知識結構和組織能力,最終在市場競爭中落後於能夠更好地適應架構式創新的新進入者或競爭對手。

觀念的改變其實很困難

大立光之所以未能看到架構式創新的出現就是因為架構式創新與元件創新的思考模式不同。2021年,林恩平對於自身技術在仍領先市場一大段距離的情況下,蘋果卻仍堅持採用低一至二代的技術規格讓競爭對手取得訂單,曾回應這是蘋果刻意扶植第二供應商所帶來的不公平競爭,而堅持採用技術領先的全塑鏡頭產品。

這意味著大立光的管理團隊,在當時他們還未意識到手機鏡頭技術已經開始經歷架構性創新,而對於始終堅持元件創新的大立光相對不利。相較之下,舜宇光學則是同時做鏡頭組及鏡頭模組,本身具有系統架構的觀念。早在2015年時,舜宇光學便已經發覺客戶更需要的是整體解決方案而非元件本身,而在策略上有意識地從光學產品製造商轉變為智慧光學系統方案解決商,因而較容易察覺與適應架構創新的改變。

目前手機鏡頭的發展趨勢包括鏡頭解析度及光圈大小的提昇、鏡頭數量從單眼往多眼發展、潛望式高倍數光學變焦鏡頭成為高階手機主流,以及拍攝功能從2D走向3D。面對這些趨勢,由於舜宇光電更願意對外合作開發新技術,並與公司技術整合,使其較容易在掌握更多元件知識的同時,發展架構式創新。

舉例來說,為了做到高精度的鏡頭模組裝配,舜宇光電除建立200多人的研發團隊,同時也與第三方廠商合作購買相關設備,自行開發主動式光學對準(Active Alignment)技術,其子公司浙江舜宇光學公司和寧波舜宇光電公司也聯合開發主動式對準技術,提昇鏡頭的良率。除此之外,面對客戶期待手機鏡頭功能提昇的同時,還能不增加體積,開發以半導體封裝技術為基礎的封膠(moding)技術。

資源有限下,大企業常選擇深度以致廣度不及

理論上來說,企業的創新需要刺蝟能夠專精於某項技術,也需要狐狸能夠知曉廣泛的領域。但是在資源有限的情形下,企業必須在深度與廣度有所取捨。刺蝟的專業知識深度是指企業在狹窄範圍的知識元素有足夠的累積,並對其原理與作用有高度理解。狐狸的專業知識的廣度則指企業累積的知識、技能和經驗的多樣性,知識的多樣性常常會帶來新的想法,產生創造新知識的機會。

大立光因為強調師徒制及自行研發,專利布局極深,但較少對外合作,因此雖然有足夠的知識的深度,但是反而限制了探索新技術規格的可能性。相對的,舜宇光電除了自行研發之外,更願意對外合作開發,取得了更多元的技術,增加了知識的廣度,並且能夠與自身技術整合,而有利架構式創新。

當然,對外合作也意味著增加技術外溢的可能性,因此舜宇早期體認自身技術的限制,強調與外合作,但是後來也更加注重專利的申請,如前述的主動式對準技術就取得80項發明專利,封膠技術也取得200多項發明專利。刺蝟與狐狸各有所長,均為企業所需,但是舜宇事先在知識廣度的佈局,促進手機鏡頭的架構式創新,正好符合日後蘋果等大廠所需,其研發策略似乎比大立光更具彈性。

從手機鏡頭近年來的發展趨勢可以看出,即使智慧型手機在iPhone推出後,結合觸控、相機及連網的設計已成為市場主流,但在相機模組及鏡頭模組的發展上,其系統架構仍持續創新。蘋果在手機鏡頭上,從演算法到光學設計逐漸走向自製,其主要原因除了蘋果已將Alan Kay 所說的「真正認真對待軟體的人就應該自己做硬體」刻劃在組織基因中之外,更深層的原因是也是為了能夠掌握架構式創新,這是身為蘋果供應商所不可忽略的趨勢。

沈榮欽:作家。法國INSEAD博士,對市場與企業組織感興趣。
莊皓鈞:政治大學科技管理博士,對創業議題有濃厚興趣,本來想進學術圈,卻意外地踏入不同產業新創公司,但仍持續做研究,希望能將個人的學術素養及科學精神推廣至產業。

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