Къде е следващият бум в прецизната лазерна обработка?

Неотдавна Apple Inc. официално обяви пускането на новото поколение iPhone 14, запазвайки навика за една актуализация годишно. Много потребители са шокирани, че „iPhone се е развил до 14-то поколение“. И бързо спечели над 1 милион онлайн резервации на китайския пазар. iPhone все още е популярен сред младите хора.

Смартфоните предизвикаха първия кръг от търсене на прецизна лазерна обработка

Преди повече от десетилетие, когато смартфоните току-що бяха пуснати на пазара, технологията за индустриална лазерна обработка все още беше на ниско ниво. Фибролазерът и ултрабързият лазер бяха нови и празни на китайския пазар, да не говорим за прецизна лазерна обработка. От 2011 г. насам в Китай постепенно се прилага нискокачествено прецизно лазерно маркиране. По това време се обсъждаха зелен лазер с малка мощност и ултравиолетов лазер. И сега ултрабързият лазер постепенно се използва за търговски цели и се говори за ултрабърза прецизна лазерна обработка.

Масовото приложение на прецизна лазерна обработка до голяма степен се дължи на развитието на смартфоните. Производството на слайдове за камери, модули за пръстови отпечатъци, ключове HOME, слепи отвори за камери и изрязване на панели на мобилни телефони с неправилна форма и др., всички те се възползват от технологичния пробив на ултрабързото лазерно прецизно рязане. Бизнесът с прецизна обработка на основните китайски производители на лазерна прецизна обработка е от потребителската електроника. Тоест, последният бум в прецизната лазерна обработка се захранва от потребителската електроника, особено смартфоните и дисплеите.

Лазерно рязане на панели

От 2021 г. насам потребителските продукти като смартфони, носими гривни и дисплеи показват низходяща тенденция, което води до по-слабо търсене на оборудване за обработка на потребителска електроника и по-голям натиск върху растежа му. Може ли новият iPhone 14 да инициира нов бум в преработката на данни? Но съдейки по настоящата тенденция, че хората са по-малко склонни да купуват нов телефон, е почти сигурно, че смартфоните не могат да допринесат за новия растеж на пазарното търсене. 5G и сгъваемите телефони, които бяха популярни преди няколко години, може да доведат само до частично заместване на стоковите запаси. И така, къде може да е следващият кръг на нарастване на търсенето на прецизна лазерна обработка?

Възходът на китайската индустрия за полупроводници и чипове

Китай е истинска световна фабрика. През 2020 г. добавената стойност на китайската преработваща промишленост представлява 28,5% от световния дял. Именно огромната китайска производствена индустрия носи огромен пазарен потенциал за лазерна обработка и производство. Въпреки това, китайската преработваща промишленост има слабо техническо натрупване в ранен етап и повечето от тях са от среден и нисък клас. През последното десетилетие се наблюдава голям напредък в машиностроенето, транспорта, енергетиката, морското инженерство, аерокосмическата индустрия, производственото оборудване и др., включително разработването на лазери и лазерно оборудване, което значително намали разликата с международното напреднало ниво.

Според статистиката на Асоциацията на полупроводниковата индустрия, континентален Китай е най-бързо строящият се производител на фабрики в света, като се очаква 31 големи фабрики, фокусирани върху зрели процеси, да бъдат завършени до края на 2024 г.; скоростта значително надвишава 19-те фабрики, планирани да бъдат пуснати в експлоатация в Тайван, Китай, през същия период, както и 12-те фабрики, очаквани в Съединените щати.

Неотдавна Китай обяви, че индустрията за интегрални схеми в Шанхай е пробила 14nm процес на производство на чипове и е постигнала определен мащаб на масово производство. За някои от чиповете над 28nm, използвани в домакински уреди, автомобили и комуникации, Китай може да се похвали с изключително зрял производствен процес и може перфектно да задоволи общото търсене на повечето чипове на вътрешния пазар. С въвеждането на САЩ Съгласно Закона за чиповете, конкуренцията в областта на чип технологията между Китай и Съединените щати е по-интензивна и може да има излишък от доставки. 2021  наблюдава се значителен спад във вноса на чипс в Китай.

Лазерно обработен чип

Лазерът, използван в обработката на полупроводникови чипове

Пластините са основните материали за полупроводникови продукти и чипове, които трябва да бъдат механично полирани след растеж. В по-късния етап, рязането на вафли, известно още като нарязване на вафли, е от голямо значение. Ранната технология за рязане на пластини с къси импулси DPSS лазер е разработена и усъвършенствана в Европа и Съединените щати. С увеличаването на мощността на ултрабързите лазери, използването им постепенно ще се превърне в мейнстрийм в бъдеще, особено в процедури като рязане на пластини, микропробиване на отвори и затворени бета тестове. Потенциалът за търсене на ултрабързо лазерно оборудване е сравнително голям.

В Китай вече съществуват производители на прецизно лазерно оборудване, които могат да предоставят оборудване за прорязване на пластини, което може да се приложи за повърхностно прорязване на 12-инчови пластини по 28nm процес, както и оборудване за крипто рязане на лазерни пластини, използвано за MEMS сензорни чипове, чипове памет и други области на производство на висок клас чипове. През 2020 г. голямо лазерно предприятие в Шънджън разработи оборудване за лазерно разделяне, за да осъществи разделянето на стъклени и силициеви резени, като оборудването може да се използва за производство на висококачествени полупроводникови чипове.

Лазерно рязане на чип вафла

В средата на 2022 г. лазерно предприятие в Ухан дебютира с напълно автоматично лазерно модифицирано оборудване за рязане, което беше успешно приложено за лазерна повърхностна обработка в областта на чиповете. Устройството използва високопрецизен фемтосекунден лазер и изключително ниска импулсна енергия, за да извършва лазерна модификация на повърхността на полупроводникови материали в микронния диапазон, като по този начин значително подобрява производителността на полупроводниковите оптоелектронни устройства. Оборудването е подходящо за рязане на скъпи, тесноканални (≥20um) съставни полупроводникови SiC, GaAs, LiTaO3 и други видове пластинкови чипове с вътрешна модификация, като силициеви чипове, MEMS сензорни чипове, CMOS чипове и др. 

Китай се занимава с ключови технически проблеми на литографските машини, което ще стимулира търсенето на ексимерни лазери и екстремни ултравиолетови лазери, свързани с използването на литографски машини, но досега в Китай има малко изследвания в тази област.

Прецизните лазерни обработващи глави за висок клас и чипове може да се превърнат в следващата вълна на мания

Поради слабостта на китайската индустрия за полупроводникови чипове преди това, имаше малко изследвания и приложения на лазерно обработващите чипове, които първоначално бяха използвани в терминалния монтаж на потребителски електронни продукти надолу по веригата. В бъдеще основният пазар за прецизна лазерна обработка в Китай постепенно ще се премести от обработката на общи електронни части към материали нагоре по веригата и ключови компоненти, особено подготовката на полупроводникови материали, биомедицински и полимерни материали.

Ще бъдат разработени все повече и повече процеси за лазерно приложение в индустрията за полупроводникови чипове. За високопрецизни чипове, безконтактната оптична обработка е най-подходящият метод. С огромното търсене на чипове, е много вероятно индустрията за чипове да допринесе за следващия кръг от търсене на прецизно оборудване за лазерна обработка.