أين الجولة القادمة من الطفرة في معالجة الليزر الدقيقة؟

منذ فترة ليست طويلة، قامت شركة Apple Inc. أعلنت رسميًا عن إطلاق الجيل الجديد من آيفون 14، مع الحفاظ على عادة تحديث واحد كل عام. يصاب العديد من المستخدمين بالصدمة عندما يعلمون أن "الآيفون قد تطور إلى الجيل الرابع عشر". وفازت بسرعة بأكثر من مليون حجز عبر الإنترنت في السوق الصينية. لا يزال الآيفون يحظى بشعبية كبيرة بين الشباب.

أطلقت الهواتف الذكية الجولة الأولى من الطلب على معالجة الليزر الدقيقة

منذ أكثر من عقد من الزمان، عندما تم إطلاق الهواتف الذكية للتو، كانت تكنولوجيا معالجة الليزر الصناعية لا تزال في مستوى منخفض. كانت ألياف الليزر والليزر فائق السرعة أشياء جديدة وغير مألوفة في السوق الصينية، ناهيك عن معالجة الليزر الدقيقة. منذ عام 2011، تم تطبيق العلامات بالليزر ذات الدقة المنخفضة تدريجياً في الصين. في ذلك الوقت، تمت مناقشة الليزر الأخضر النبضي الصلب صغير الطاقة والليزر فوق البنفسجي. والآن، يتم استخدام الليزر فائق السرعة تدريجياً للأغراض التجارية، ويجري الحديث عن معالجة الليزر فائق الدقة والسرعة.

إن التطبيق الشامل لمعالجة الليزر الدقيق مدفوع إلى حد كبير بتطوير الهواتف الذكية. تستفيد عمليات إنتاج شرائح الكاميرات، ووحدات بصمات الأصابع، ومفاتيح HOME، والثقوب العمياء للكاميرات، وقطع لوحات الهواتف المحمولة ذات الأشكال غير المنتظمة، وما إلى ذلك، من التقدم التكنولوجي المتمثل في القطع الدقيق بالليزر فائق السرعة. إن أعمال المعالجة الدقيقة لشركات تصنيع المعالجة الدقيقة بالليزر الصينية الرئيسية تأتي من الإلكترونيات الاستهلاكية. وهذا يعني أن الجولة الأخيرة من الطفرة في معالجة الليزر الدقيقة تعتمد على الإلكترونيات الاستهلاكية، وخاصة الهواتف الذكية وشاشات العرض.

قطع الألواح بالليزر

منذ عام 2021، أظهرت المنتجات الاستهلاكية مثل الهواتف الذكية وأساور المعصم القابلة للارتداء وشاشات العرض اتجاهاً نزولياً، مما أدى إلى ضعف الطلب على معدات معالجة الإلكترونيات الاستهلاكية وزيادة الضغط على نموها. فهل يُمكن لهاتف iPhone14 الجديد أن يُطلق موجةً جديدةً من طفرة تصنيع الهواتف؟ لكن بالنظر إلى الاتجاه الحالي المتمثل في تراجع إقبال الناس على شراء هاتف جديد، فمن شبه المؤكد أن الهواتف الذكية لن تُسهم في النمو الجديد في الطلب على السوق. قد لا تؤدي الهواتف التي تدعم شبكات الجيل الخامس والقابلة للطي والتي كانت شائعة قبل بضع سنوات إلا إلى استبدال المخزون جزئيًا. إذن، أين يمكن أن تكون الجولة التالية من ارتفاع الطلب على معالجة الليزر الدقيقة؟

صعود صناعة أشباه الموصلات والرقائق في الصين

الصين هي مصنع عالمي حقيقي. في عام 2020، بلغت القيمة المضافة لصناعة التصنيع في الصين 28.5% من الحصة العالمية. إن صناعة التصنيع الصينية الضخمة هي التي تجلب إمكانات سوقية هائلة لمعالجة الليزر والتصنيع. ومع ذلك، فإن صناعة التصنيع في الصين تعاني من تراكم تقني ضعيف في المرحلة المبكرة، ومعظمها صناعات متوسطة ومنخفضة المستوى. شهد العقد الماضي تقدماً كبيراً في الآلات والنقل والطاقة والهندسة البحرية والفضاء ومعدات التصنيع وغيرها، بما في ذلك تطوير الليزر ومعدات الليزر، مما أدى إلى تضييق الفجوة بشكل كبير مع المستوى المتقدم الدولي.

وبحسب إحصاءات رابطة صناعة أشباه الموصلات، فإن الصين هي أسرع دولة في العالم في بناء المصانع، حيث من المتوقع اكتمال بناء 31 مصنعاً كبيراً يركز على عملية ناضجة بحلول نهاية عام 2024؛ وتتجاوز السرعة بشكل كبير 19 مصنعاً من المقرر تشغيلها في تايوان، الصين، خلال نفس الفترة، بالإضافة إلى 12 مصنعاً متوقعاً في الولايات المتحدة.

منذ وقت ليس ببعيد، أعلنت الصين أن صناعة الدوائر المتكاملة في شنغهاي قد اخترقت عملية تصنيع الرقائق بدقة 14 نانومتر ووصلت إلى نطاق معين من الإنتاج الضخم. بالنسبة لبعض الرقائق التي تزيد عن 28 نانومتر والمستخدمة في الأجهزة المنزلية والسيارات والاتصالات، تفتخر الصين بعملية إنتاج ناضجة للغاية، ويمكنها تلبية الطلب الإجمالي على معظم الرقائق داخليًا بشكل مثالي. مع إدخال الولايات المتحدة مع قانون CHIPS، أصبحت المنافسة على تكنولوجيا الرقائق بين الصين والولايات المتحدة أكثر كثافة، وقد يكون هناك فائض في العرض. 2021  وشهدت واردات الصين من الرقائق الإلكترونية انخفاضا كبيرا.

رقاقة معالجة بالليزر

الليزر المستخدم في معالجة رقائق أشباه الموصلات

الرقائق هي المواد الأساسية لمنتجات أشباه الموصلات والرقائق، والتي تحتاج إلى تلميع ميكانيكيا بعد النمو. في المرحلة اللاحقة، تكون عملية تقطيع الرقاقة، المعروفة أيضًا باسم تقطيع الرقاقة، ذات أهمية كبيرة. تم تطوير وتنمية تقنية قطع رقائق الليزر DPSS ذات النبضات القصيرة المبكرة في أوروبا والولايات المتحدة. مع زيادة قوة الليزر فائق السرعة، سيصبح استخدامه تدريجيًا هو السائد في المستقبل، وخاصة في الإجراءات مثل قطع الرقاقة، وحفر الثقوب الدقيقة، واختبارات بيتا المغلقة. إن الطلب المحتمل على معدات الليزر فائقة السرعة كبير نسبيًا.

الآن، توجد شركات مصنعة لمعدات الليزر الدقيقة في الصين يمكنها توفير معدات شق الرقاقة، والتي يمكن تطبيقها على شق سطح الرقاقات مقاس 12 بوصة تحت عملية 28 نانومتر، ومعدات قطع تشفير الرقاقة بالليزر المطبقة على شرائح مستشعر MEMS وشرائح الذاكرة وغيرها من مجالات تصنيع الرقائق الراقية. في عام 2020، قامت مؤسسة ليزر كبيرة في شنتشن بتطوير معدات إزالة الترابط بالليزر لتحقيق فصل شرائح الزجاج والسيليكون، ويمكن استخدام المعدات لإنتاج رقائق أشباه الموصلات عالية الجودة.

رقاقة القطع بالليزر

في منتصف عام 2022، أطلقت مؤسسة ليزر في ووهان معدات قطع معدلة بالليزر أوتوماتيكية بالكامل، والتي تم تطبيقها بنجاح في معالجة الأسطح بالليزر في مجال الرقائق. يستخدم الجهاز ليزر فيمتوثانية عالي الدقة وطاقة نبضية منخفضة للغاية لإجراء تعديل بالليزر على سطح المواد شبه الموصلة في نطاق الميكرون، وبالتالي تحسين أداء الأجهزة البصرية الإلكترونية لأشباه الموصلات بشكل كبير. المعدات مناسبة لقطع أشباه الموصلات المركبة عالية التكلفة ذات القناة الضيقة (&ge؛ 20um) SiC وGaAs وLiTaO3 وغيرها من رقائق الرقاقة الداخلية المعدلة، مثل رقائق السيليكون ورقائق مستشعر MEMS ورقائق CMOS وما إلى ذلك. 

وتعمل الصين على معالجة المشاكل التقنية الرئيسية المتعلقة بآلات الطباعة الحجرية، وهو ما من شأنه أن يدفع الطلب على الليزر الإكسيمري والليزر فوق البنفسجي الشديد المتعلق باستخدام آلات الطباعة الحجرية، ولكن هناك القليل من الأبحاث في هذا المجال من قبل في الصين.

قد تصبح رؤوس معالجة الليزر الدقيقة للأجهزة عالية الأداء والرقائق هي الموجة التالية من الجنون

ونتيجة لضعف صناعة أشباه الموصلات في الصين في السابق، كان هناك القليل من الأبحاث والتطبيقات على رقائق المعالجة بالليزر، والتي تم استخدامها في البداية في التجميع النهائي للمنتجات الإلكترونية الاستهلاكية النهائية. في المستقبل، سوف ينتقل السوق الرئيسي لمعالجة الليزر الدقيقة في الصين تدريجياً من معالجة الأجزاء الإلكترونية العامة إلى المواد الأولية والمكونات الرئيسية، وخاصة تحضير المواد أشباه الموصلات والمواد الطبية الحيوية والمواد البوليمرية.

سيتم تطوير المزيد والمزيد من عمليات تطبيق الليزر في صناعة شرائح أشباه الموصلات. بالنسبة لمنتجات الرقائق عالية الدقة، فإن المعالجة البصرية غير التلامسية هي الطريقة الأكثر ملاءمة. مع الطلب الضخم على الرقائق، من المرجح جدًا أن تساهم صناعة الرقائق في الجولة التالية من الطلب على معدات معالجة الليزر الدقيقة.