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本日、iPhone 6のサファイアディスプレイを製造すると報じられているGTアドバンストテクノロジーズ社の株価が急騰したことにより、サファイアガラスが再び話題となった。

ゴリラガラスに対するサファイアの優位性に関する対照的な報告と、ゴリラガラスの製造元であるコーニングからの反論報告を受けて、私たちは、Apple の最新の驚異的な素材に関する疑問のいくつかを分析するのにちょうど良い時期だと判断しました。

Appleは2013年末、アリゾナ州にサファイアガラス製造工場を開設する計画を発表しました。この工場では700人の従業員を雇用し、年間1億～2億枚のiPhone用ディスプレイを生産する予定です。GTアドバンスト・テクノロジーズは、次期iPhone 6のディスプレイと噂されているものの、AppleのiWatchのディスプレイにも使用される可能性のある、必要な炉と設備を所有・運営する予定です。

サファイアガラスについて、そしてその伝説的な強靭さについてさらに詳しく知るため、Cult of Macは、自社でサファイアクリスタル製のiPhoneスクリーンプロテクターを製造している航空宇宙企業Aero-Gear社にインタビューを行いました。インタビューから得られた情報は以下の通りです。

サファイアはどれくらい硬いですか?

Appleがサファイアガラスに着目した主な理由は、その硬度と耐久性です。硬度の尺度で言えば、サファイアよりも硬い素材はダイヤモンドだけです。つまり、サファイアは他のどの素材にも劣らない、非常に優れた耐傷性を備えています。これは、「傷の発生」（つまり、傷がつき始める時点）と靭性（ひび割れる時点）の両方において顕著です。サファイアの破壊靭性は、ゴリラガラスの約4倍です。

サファイアの耐久性を調査するため、エアロギア社のチームはガラスを徹底的にテストし、傷がつく条件を見つけるための一連のテストを実施しました。

彼らの発見は印象的だった。

あるテストでは、エアロギア社がサファイアガラスディスプレイを搭載したiPhoneの上にコンクリートブロックを引っ張ってみました。驚くべきことに、ブロックの全重量を支え、粗い表面をiPhoneの全長にわたって引っ張ったにもかかわらず、目に見える損傷は全く見られませんでした。

サファイアはゴリラガラスよりも重くて厚いですか?

iPad のベゼルのサイズを縮小することから、iPhone の画面に強度の高いガラスを使用すること (つまり、より薄いガラスを使用することで強度を高めることができる) まで、Apple は常に製品サイズを縮小する方法を模索しており、新世代のデバイスはどれも、理想的には以前のものよりも薄く、軽くなっています。

直接比較すると、サファイアガラスにとっては問題となる。特にiPhone 6が大型の「ファブレット」画面を搭載するという噂と合わせると、なおさらだ。サファイアガラスはゴリラガラスよりも約67%重く、密度は3.98g/cm³であるのに対し、Appleの既存のiOSデバイスでは2.54g/cm³となっている。

コーニング社はブログ記事で、AppleがGorilla Glassをサファイアガラスに完全に置き換えた場合、同等の薄さを実現するのは困難になる可能性があると指摘しています。サファイアガラスは一般的にGorilla Glassよりも厚いのは事実ですが、Aero-Gear社はこれが大きな問題ではないと反論しています。同社の最薄Gorilla Glass製品の厚さは、接着剤を含めて0.55mmであるのに対し、比較対象となるサファイアガラス製品は0.6mm（これも接着剤込み）であると指摘しています。この差は0.05mmで、これは人間の髪の毛の1本分に相当します。

厚さに関する懸念は、工業用レーザーを使用してウエハースのように薄いサファイア片を切断する別の方法を説明した最近のアップルの特許も無視している。

サファイアはゴリラガラスよりも高価ですか?

はい、そうです。標準的なガラスの製造プロセスは比較的安価です。ゴリラガラスは、さらに強化するために追加の化学処理コストがかかります。一方、サファイアクリスタルは炉で生成された鉱物から作られています。そこから得られた材料は、ガラスのような大きな板状ではなく、「ブール」と呼ばれる大きな塊の形で取り出されます。

その後、メーカーはダイヤモンドソー（Appleの場合はレーザー）を用いて、サファイアをその時点で製造している製品に必要なサイズに切断します。この工程の難しさと速度の遅さがコストを押し上げます。

Apple が必要とする量のサファイアを生産したとしても (特に iPhone、iPad、iWatch の画面に使用する場合)、コストは Gorilla Glass の 3 ～ 4 倍程度になると思われます。

Apple 以前のサファイアガラスの用途にはどのようなものがありましたか?

現在 Apple が使用している Corning Gorilla Glass と同様に、サファイアクリスタルは新しい素材ではありません。

サファイアクリスタルと最もよく関係のあるのは、高級・中級時計の多くに使用されているディスプレイでしょう。時計メーカーは長年ガラスを使用していましたが、現在ではサファイアクリスタルの方が時計を風雨からより保護できるため、多くのメーカーで使用されています。（日常生活において、iPhoneと比べて時計がどれだけ露出しているかを考えてみてください。）

日常生活におけるサファイアの一般的な用途としては、半導体やバーコードセンサーなどがあり、ここでもサファイアはその耐久性から選ばれています。

サファイアは航空電子工学の分野でも広く利用されており、極度の高温と低温に耐え、かつ耐損傷性に優れていることから、航空機の航空ディスプレイに有用なツールとなっています。また、ミサイルの光学ヘッドにも広く使用されています。これらのミサイルには、誘導のために赤外線、レーダー、光学センサーが組み合わさったものが装備されていることが多く、ミサイルが空中を移動しているときや地上で取り扱われているときでも、光学ヘッドは損傷を受けないようにする必要があります。サファイアは防弾ガラスにも使用されています。

結論は

サファイアガラスは、非常に透明度が高く、ゴリラガラスよりもはるかに強度が高い素材です。Appleにとって、サファイアガラスは他社製品との差別化を図る新たな手段であり、同時にAppleの定番である高品質も維持しています。サファイアガラスの主な欠点は、その重さと価格の高さです。Appleは、切削技術に関する革新的な特許を通じてサファイアガラスの窓の厚さを減らすことで、前者の問題を解消しようとしていると考えられます。ただし、それでもディスプレイは現在のゴリラガラス製ディスプレイよりも重くなる可能性があります。

価格に関しては、サファイアはAppleにとって製造コストが高いのは確かです。もしAppleが次世代iPhoneの画面をサファイア製にすることを選択した場合、製造コストは劇的に上昇するでしょう。しかし、個々のiPhoneの価格上昇を避けるために、Appleがこのコストをどの程度（あるいは全く）負担するつもりなのかはまだ不明です。