নির্ভুল লেজার প্রক্রিয়াকরণে পরবর্তী সমৃদ্ধির পর্যায়টি কোথায়?

কিছুদিন আগে, অ্যাপল ইনকর্পোরেটেড বছরে একটি আপডেট দেওয়ার রীতি বজায় রেখে আনুষ্ঠানিকভাবে নতুন প্রজন্মের আইফোন ১৪ উন্মোচন করেছে। "আইফোন ১৪তম প্রজন্মে পৌঁছে গেছে" শুনে অনেক ব্যবহারকারীই অবাক হয়েছেন। এবং এটি দ্রুত চীনের বাজারে ১০ লক্ষেরও বেশি অনলাইন বুকিং অর্জন করেছে। তরুণদের কাছে আইফোন এখনও জনপ্রিয়।

স্মার্টফোনই সূক্ষ্ম লেজার প্রক্রিয়াকরণের চাহিদার প্রথম পর্যায় শুরু করে।

এক দশকেরও বেশি আগে, যখন স্মার্টফোন সবেমাত্র বাজারে এসেছিল, তখন শিল্পক্ষেত্রে লেজার প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তি ছিল নিম্ন পর্যায়ে। ফাইবার লেজার এবং আল্ট্রাফাস্ট লেজার ছিল চীনের বাজারে নতুন এবং অপরিচিত, নির্ভুল লেজার প্রক্রিয়াকরণের কথা তো বলাই বাহুল্য। ২০১১ সাল থেকে চীনে ধীরে ধীরে স্বল্প-ক্ষমতার নির্ভুল লেজার মার্কিং-এর প্রয়োগ শুরু হয়। সেই সময়ে, স্বল্প-ক্ষমতার সলিড পালস গ্রিন লেজার এবং আল্ট্রাভায়োলেট লেজার নিয়ে আলোচনা চলছিল। আর এখন, আল্ট্রাফাস্ট লেজার ধীরে ধীরে বাণিজ্যিক উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হচ্ছে এবং আল্ট্রাফাস্ট নির্ভুল লেজার প্রক্রিয়াকরণ নিয়ে কথা হচ্ছে।

নির্ভুল লেজার প্রক্রিয়াকরণের ব্যাপক প্রয়োগ মূলত স্মার্টফোনের উন্নয়নের দ্বারা চালিত হচ্ছে। ক্যামেরা স্লাইড, ফিঙ্গারপ্রিন্ট মডিউল, হোম কী, ক্যামেরা ব্লাইন্ড হোল এবং মোবাইল ফোনের প্যানেলের অনিয়মিত আকারের কাটিং ইত্যাদির উৎপাদনে অতি দ্রুত লেজার নির্ভুল কাটিংয়ের প্রযুক্তিগত অগ্রগতি থেকে সুবিধা পাওয়া যায়। চীনের প্রধান লেজার নির্ভুল প্রক্রিয়াকরণ প্রস্তুতকারকদের ব্যবসা মূলত কনজিউমার ইলেকট্রনিক্স থেকে আসে। অর্থাৎ, নির্ভুল লেজার প্রক্রিয়াকরণের সাম্প্রতিক উত্থানটি কনজিউমার ইলেকট্রনিক্স, বিশেষ করে স্মার্টফোন এবং ডিসপ্লে প্যানেল দ্বারা চালিত হয়েছে।

লেজার প্যানেল কাটিং

২০২১ সাল থেকে স্মার্টফোন, পরিধানযোগ্য রিস্টব্যান্ড এবং ডিসপ্লে প্যানেলের মতো ভোগ্যপণ্যের চাহিদা নিম্নমুখী প্রবণতা দেখাচ্ছে, যার ফলে কনজিউমার ইলেকট্রনিক্স প্রসেসিং সরঞ্জামের চাহিদা দুর্বল হয়ে পড়েছে এবং এর প্রবৃদ্ধির উপর আরও বেশি চাপ সৃষ্টি হয়েছে। তাহলে নতুন আইফোন ১৪ কি প্রসেসিং-এর ক্ষেত্রে একটি নতুন জোয়ারের সূচনা করতে পারে? কিন্তু মানুষ নতুন ফোন কিনতে কম আগ্রহী—এই বর্তমান প্রবণতা বিচার করলে এটা প্রায় নিশ্চিত যে, স্মার্টফোন বাজারের চাহিদার নতুন বৃদ্ধিতে কোনো অবদান রাখতে পারবে না। কয়েক বছর আগে জনপ্রিয় ৫জি এবং ফোল্ডেবল ফোনগুলো কেবল আংশিক স্টক প্রতিস্থাপন করতে পারে। তাহলে, নির্ভুল লেজার প্রসেসিং-এর ক্ষেত্রে চাহিদার পরবর্তী উল্লম্ফন কোথায় হতে পারে?

চীনের সেমিকন্ডাক্টর ও চিপ শিল্পের উত্থান

চীন যেন এক সত্যিকারের বিশ্ব কারখানা। ২০২০ সালে, চীনের উৎপাদন শিল্পের সংযোজিত মূল্য বিশ্বের মোট সংযোজিত মূল্যের ২৮.৫% ছিল। চীনের এই বিশাল উৎপাদন শিল্পই লেজার প্রক্রিয়াকরণ ও উৎপাদনের জন্য বিপুল বাজার সম্ভাবনা তৈরি করেছে। তবে, চীনের উৎপাদন শিল্পের প্রযুক্তিগত সঞ্চয় প্রাথমিক পর্যায়ে দুর্বল এবং এর বেশিরভাগই মধ্যম ও নিম্ন স্তরের শিল্প। গত দশকে যন্ত্রপাতি, পরিবহন, শক্তি, সামুদ্রিক প্রকৌশল, মহাকাশ, উৎপাদন সরঞ্জাম ইত্যাদি ক্ষেত্রে ব্যাপক অগ্রগতি সাধিত হয়েছে, যার মধ্যে লেজার ও লেজার সরঞ্জামের উন্নয়নও অন্তর্ভুক্ত, যা আন্তর্জাতিক উন্নত স্তরের সাথে ব্যবধানকে ব্যাপকভাবে কমিয়ে এনেছে।

সেমিকন্ডাক্টর ইন্ডাস্ট্রি অ্যাসোসিয়েশনের পরিসংখ্যান অনুসারে, চীনের মূল ভূখণ্ড বিশ্বে দ্রুততম ফ্যাব নির্মাতা, যেখানে ২০২৪ সালের শেষ নাগাদ পরিপক্ক প্রক্রিয়ার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে ৩১টি বৃহৎ ফ্যাব সম্পন্ন হবে বলে আশা করা হচ্ছে; এই গতি একই সময়ে চীনের তাইওয়ানে চালু হতে যাওয়া ১৯টি ফ্যাব এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে প্রত্যাশিত ১২টি ফ্যাবের গতিকে ব্যাপকভাবে ছাড়িয়ে গেছে।

কিছুদিন আগে চীন ঘোষণা করেছে যে, সাংহাই ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট শিল্প ১৪ ন্যানোমিটার চিপ প্রক্রিয়াকরণে সাফল্য অর্জন করেছে এবং একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে ব্যাপক উৎপাদন পর্যায়ে পৌঁছেছে। গৃহস্থালি সরঞ্জাম, গাড়ি এবং যোগাযোগ ব্যবস্থায় ব্যবহৃত ২৮ ন্যানোমিটারের উপরের কিছু চিপের ক্ষেত্রে, চীনের উৎপাদন প্রক্রিয়া অত্যন্ত উন্নত এবং তারা দেশের অভ্যন্তরে বেশিরভাগ চিপের সামগ্রিক চাহিদা পুরোপুরি মেটাতে সক্ষম। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ‘চিপস অ্যাক্ট’ চালু হওয়ার পর চীন ও যুক্তরাষ্ট্রের মধ্যে চিপ প্রযুক্তি প্রতিযোগিতা আরও তীব্র হয়েছে এবং এর ফলে সরবরাহে উদ্বৃত্ত দেখা দিতে পারে। ২০২১ সালে চীনে চিপ আমদানিতে উল্লেখযোগ্য হ্রাস দেখা গেছে।

লেজার প্রক্রিয়াজাত চিপ

সেমিকন্ডাক্টর চিপ প্রক্রিয়াকরণে ব্যবহৃত লেজার

ওয়েফার হলো সেমিকন্ডাক্টর পণ্য এবং চিপের মূল উপাদান, যা তৈরির পর যান্ত্রিকভাবে মসৃণ করার প্রয়োজন হয়। পরবর্তী পর্যায়ে, ওয়েফার কাটিং, যা ওয়েফার ডাইসিং নামেও পরিচিত, অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। প্রাথমিক শর্ট-পালস ডিপিএসএস লেজার ওয়েফার কাটিং প্রযুক্তি ইউরোপ এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে বিকশিত ও পরিপক্ক হয়েছে। আল্ট্রাফাস্ট লেজারের শক্তি বাড়ার সাথে সাথে ভবিষ্যতে এর ব্যবহার ধীরে ধীরে মূলধারায় পরিণত হবে, বিশেষ করে ওয়েফার কাটিং, মাইক্রো-ড্রিলিং হোল, ক্লোজড বিটা টেস্টের মতো প্রক্রিয়াগুলিতে। আল্ট্রাফাস্ট লেজার সরঞ্জামের চাহিদার সম্ভাবনা তুলনামূলকভাবে অনেক বেশি।

বর্তমানে, চীনে এমন নির্ভুল লেজার সরঞ্জাম প্রস্তুতকারক রয়েছে যারা ওয়েফার স্লটিং সরঞ্জাম সরবরাহ করতে পারে, যা ২৮ ন্যানোমিটার প্রক্রিয়ার অধীনে ১২-ইঞ্চি ওয়েফারের পৃষ্ঠতল স্লটিং-এর জন্য ব্যবহার করা যায়। এছাড়া তারা এমইএমএস সেন্সর চিপ, মেমরি চিপ এবং অন্যান্য উচ্চমানের চিপ উৎপাদন ক্ষেত্রে ব্যবহৃত লেজার ওয়েফার ক্রিপ্টো কাটিং সরঞ্জামও সরবরাহ করে। ২০২০ সালে, শেনঝেনের একটি বৃহৎ লেজার প্রতিষ্ঠান কাচ এবং সিলিকন স্লাইস পৃথকীকরণের জন্য লেজার ডিবন্ডিং সরঞ্জাম তৈরি করে, এবং এই সরঞ্জামটি উচ্চমানের সেমিকন্ডাক্টর চিপ উৎপাদনে ব্যবহার করা যেতে পারে।

লেজার কাটিং চিপ ওয়েফার

২০২২ সালের মাঝামাঝি সময়ে, উহানের একটি লেজার প্রতিষ্ঠান সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় লেজার-সংশোধিত কাটিং সরঞ্জাম চালু করে, যা চিপের ক্ষেত্রে লেজার সারফেস ট্রিটমেন্টে সফলভাবে প্রয়োগ করা হয়েছিল। এই ডিভাইসটি একটি উচ্চ-নির্ভুল ফেমটোসেকেন্ড লেজার এবং অত্যন্ত কম পালস শক্তি ব্যবহার করে মাইক্রন পরিসরে সেমিকন্ডাক্টর উপাদানের পৃষ্ঠে লেজার সংশোধন করে, যার ফলে সেমিকন্ডাক্টর অপটোইলেকট্রনিক ডিভাইসের কর্মক্ষমতা ব্যাপকভাবে উন্নত হয়। এই সরঞ্জামটি উচ্চ-মূল্যের, সংকীর্ণ-চ্যানেল (≥২০ মাইক্রোমিটার) যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর SiC, GaAs, LiTaO3 এবং অন্যান্য ওয়েফার চিপের অভ্যন্তরীণ সংশোধন কাটিংয়ের জন্য উপযুক্ত, যেমন সিলিকন চিপ, MEMS সেন্সর চিপ, CMOS চিপ ইত্যাদি।

চীন লিথোগ্রাফি মেশিনের প্রধান প্রযুক্তিগত সমস্যাগুলো সমাধান করছে, যা লিথোগ্রাফি মেশিনের ব্যবহারের সাথে সম্পর্কিত এক্সাইমার লেজার এবং এক্সট্রিম আল্ট্রাভায়োলেট লেজারের চাহিদা বাড়াবে, কিন্তু চীনে এই ক্ষেত্রে আগে খুব কম গবেষণা হয়েছে।

উচ্চমানের চিপের জন্য নির্ভুল লেজার প্রসেসিং হেডগুলো পরবর্তী উন্মাদনার ঢেউ হয়ে উঠতে পারে।

পূর্বে চীনের সেমিকন্ডাক্টর চিপ শিল্পের দুর্বলতার কারণে, লেজার প্রক্রিয়াজাতকরণ চিপ নিয়ে গবেষণা ও এর প্রয়োগ খুব কম ছিল, যা প্রথমত ভোক্তা ইলেকট্রনিক পণ্যের টার্মিনাল অ্যাসেম্বলিতে ব্যবহৃত হতো। ভবিষ্যতে, চীনে নির্ভুল লেজার প্রক্রিয়াজাতকরণের প্রধান বাজার সাধারণ ইলেকট্রনিক যন্ত্রাংশ প্রক্রিয়াকরণ থেকে ধীরে ধীরে উৎপাদন পর্যায়ের উপকরণ এবং মূল উপাদান, বিশেষ করে সেমিকন্ডাক্টর উপকরণ, বায়োমেডিকেল এবং পলিমার উপকরণ প্রস্তুতির দিকে সরে যাবে।

সেমিকন্ডাক্টর চিপ শিল্পে আরও বেশি লেজার প্রয়োগ প্রক্রিয়া বিকশিত হবে। উচ্চ-নির্ভুল চিপ পণ্যের জন্য, স্পর্শবিহীন অপটিক্যাল প্রক্রিয়াকরণই সবচেয়ে উপযুক্ত পদ্ধতি। চিপের বিপুল চাহিদার কারণে, নির্ভুল লেজার প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জামের পরবর্তী পর্যায়ের চাহিদায় চিপ শিল্পের অবদান রাখার প্রবল সম্ভাবনা রয়েছে।