表業殺手如今廉頗老矣，回顧石英錶的興衰
【Technews科技新報】智能手機的出現，造成許多電子產品的生存危機，電子石英錶也是苦主之一。自從人手一支智能手機，既能看時間、當鬧鐘、當碼錶，還結合日曆功能，傳統手錶望塵莫及，就算之後推出智能手錶，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表業殺手。
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，可用來打造電子振蕩器。1917 年貝爾實驗室首度打造出晶體電子振蕩器，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蕩器。1920~1930 年代，石英振蕩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，首先是最初石英振蕩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蕩器，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硅晶圓，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蕩器，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。
然而音叉表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。當石英振蕩器能提供穩定的信號，音叉表技術就顯得落伍了。
瑞士表業對這個新發展相當注意，1962 年歐米茄（OMEGA）、伯爵表（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 搶下首隻商業上市電子石英錶的頭銜。Astron 與 Beta-21 都將石英振蕩器頻率設在 8,192 赫茲，Astron 當時售價 45 萬日元，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 里。（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蕩器頻率標準。
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 與芝柏的精品表地位跌入凡間，表業重新洗牌。美國與日本廠商挾著石英錶崛起，瑞士表業市佔率大幅流失，傳統地位受到嚴重挑戰，陷入「石英危機」，許多瑞士表業在石英錶泛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，美國傳統表業也跟著遭殃。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，而其他美國表業，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。
知名瑞士平價表品牌 Swatch。（Source：Flickr/AineCC BY 2.0）
美國表業慘遭幾近滅絕，瑞士表業也一樣在石英錶摧殘下風雨飄搖。1983 年，瑞士表業從 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、瑞士銀行到表業產業界大團結，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、採用塑料材料、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，為瑞士表業殺出一條生路。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，淪為在夜市幾十元就有一隻。而這麼便宜的路邊攤表，因為石英振蕩器的技術原理，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表當作身份象徵，而非計較其「CP 值」。
石英錶曾經笑傲江湖，橫掃表業市場，殲滅了大量表業公司，如今輪到它面臨挑戰。智能手機徹底消除了手錶存在的意義，瑞士表業也再度全神應戰，視為一大危機。不過，比起當年「亡國滅種」的石英危機，智能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表業來說，連石英大滅絕都能躲過了，智能手機又算什麼？
（首圖來源：pixabay）
