Къде е следващият бум в прецизната лазерна обработка?

Неотдавна Apple Inc. официално обяви пускането на пазара 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. Фибро лазерите и ултрабързите лазери 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 маломощни импулсни зелени лазери и ултравиолетови лазери. А сега ултрабързите лазери постепенно се използват 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 с неправилна форма на панели за мобилни телефони и др., всички те се възползват от технологичния пробив на ултрабързото прецизно лазерно рязане. Бизнесът с прецизна обработка на основните китайски производители на прецизна лазерна обработка е в сферата на потребителската електроника. Тоест, последният бум в прецизната лазерна обработка се задвижва 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 обработката? 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, могат да доведат само до частично заместване на запасите. И така, къде може да е следващият скок 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 преработваща 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 нея са от среден и нисък клас. През последното десетилетие се наблюдава голям напредък в машиностроенето, транспорта, енергетиката, морското инженерство, аерокосмическата промишленост, 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 Закона за чиповете на САЩ, конкуренцията в областта на чип технологията между Китай и Съединените щати е по-интензивна и е възможно да има излишък от доставки. През 2021 г. се наблюдава значителен спад във вноса на чипове в Китай.

Лазерно обработен чип

Лазерът, използван в обработката на полупроводникови чипове

Пластините са основни материали за полупроводникови продукти и чипове, които трябва да бъдат механично полирани след растеж. В по-късен етап, рязането на пластини, известно още като нарязване на пластини, 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 стане мейнстрийм в бъдеще, особено в процедури като рязане на пластини, микропробиване на отвори, 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 използва за повърхностно прорязване на 12-инчови пластини по 28nm процес, както и оборудване за лазерно крипто рязане на пластини, използвано за MEMS сензорни чипове, чипове памет и други области на производството на висококачествени чипове. През 2020 г. голямо лазерно предприятие в Шънджън разработи оборудване за лазерно разделяне, за да се осъществи разделянето на стъклени и силициеви резени, и 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 оборудване за лазерно модифицирано рязане, което беше успешно приложено за лазерна обработка на повърхности в областта на чиповете. Устройството използва високопрецизен фемтосекунден лазер и изключително ниска импулсна енергия за извършване на лазерна модификация на повърхността на полупроводникови материали в микронния диапазон, като по този начин значително подобрява производителността на полупроводникови оптоелектронни устройства. Оборудването е подходящо за рязане с вътрешна модификация на скъпи, тесноканални (≥20um) съставни полупроводникови SiC, GaAs, LiTaO3 и други пластинкови чипове, 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 в миналото, имаше малко изследвания и приложения на лазерно обработващите чипове, които първоначално бяха използвани в терминалния монтаж на потребителски електронни продукти. В бъдеще основният пазар за прецизна лазерна обработка в Китай постепенно ще се измести 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 чип продукти, 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.