Kde je další kolo boomu v přesném laserovém obrábění?

Není to tak dávno, co společnost Apple Inc. oficiálně oznámil vydání nové generace iPhonu 14 a zachoval si tak zvyk jedné aktualizace ročně. Mnoho uživatelů je šokováno, že se „iPhone vyvinul do 14. generace“. A rychle získala přes 1 milion online rezervací na čínském trhu. iPhone je stále oblíbený u mladých lidí.

Chytré telefony odstartovaly první vlnu poptávky po přesném laserovém zpracování

Před více než deseti lety, když se chytré telefony teprve začaly prodávat, byla technologie průmyslového laserového zpracování stále na nízké úrovni. Vláknový laser a ultrarychlý laser byly na čínském trhu novinkou a prázdnou záležitostí, nemluvě o přesném laserovém zpracování. Od roku 2011 se v Číně postupně uplatňuje laserové značení s nízkou přesností. V té době se diskutovalo o pulzním zeleném laseru s malým výkonem a ultrafialovém laseru. A nyní se ultrarychlý laser postupně používá pro komerční účely a mluví se o ultrarychlém přesném laserovém zpracování.

Masové využití přesného laserového obrábění je do značné míry poháněno vývojem chytrých telefonů. Výroba diapozitivů pro fotoaparáty, modulů pro otisky prstů, kláves HOME, slepých otvorů pro fotoaparáty a nepravidelné řezání panelů mobilních telefonů atd., to vše těží z technologického průlomu ultrarychlého laserového přesného řezání. Hlavní čínské výrobce laserového obrábění se zaměřují na přesné obrábění v oblasti spotřební elektroniky. To znamená, že poslední kolo boomu v přesném laserovém zpracování je poháněno spotřební elektronikou, zejména chytrými telefony a zobrazovacími panely.

Řezání laserových panelů

Od roku 2021 vykazují spotřební produkty, jako jsou chytré telefony, nositelné náramky a zobrazovací panely, klesající trend, což vede k slabší poptávce po zařízeních pro zpracování spotřební elektroniky a většímu tlaku na její růst. Může tedy nový iPhone 14 zahájit nové kolo boomu v oblasti zpracování dat? Soudě podle současného trendu, kdy jsou lidé méně ochotni kupovat si nový telefon, je však téměř jisté, že chytré telefony nemohou k novému růstu poptávky na trhu přispět. 5G a skládací telefony, které byly populární před několika lety, mohou přinést pouze částečnou náhradu skladových zásob. Takže, kde by mohla být další vlna nárůstu poptávky po přesném laserovém obrábění?

Vzestup čínského polovodičového a čipového průmyslu

Čína je skutečná světová továrna. V roce 2020 představovala přidaná hodnota čínského zpracovatelského průmyslu 28,5 % světového podílu. Právě obrovský čínský výrobní průmysl přináší obrovský tržní potenciál pro laserové zpracování a výrobu. Čínský zpracovatelský průmysl však v rané fázi vykazuje slabou technickou akumulaci a většina z nich patří do střední a nižší třídy. V uplynulém desetiletí došlo k velkému pokroku ve strojírenství, dopravě, energetice, námořním inženýrství, leteckém průmyslu, výrobních zařízeních atd., včetně vývoje laserů a laserových zařízení, což výrazně zmenšilo rozdíly ve srovnání s mezinárodní pokročilou úrovní.

Podle statistik Asociace polovodičového průmyslu je pevninská Čína nejrychlejším stavitelem továren na světě. Do konce roku 2024 by mělo být dokončeno 31 velkých továren zaměřených na vyspělé procesy. Toto tempo výrazně překonalo 19 továren plánovaných na uvedení do provozu na Tchaj-wanu v Číně ve stejném období a také 12 továren očekávaných ve Spojených státech.

Nedávno Čína oznámila, že šanghajský průmysl integrovaných obvodů prolomil 14nm proces výroby čipů a dosáhl určitého rozsahu hromadné výroby. U některých čipů vyrobených technologií nad 28 nm používaných v domácích spotřebičích, automobilech a komunikacích se Čína pyšní mimořádně vyspělým výrobním procesem a dokáže dokonale uspokojit celkovou poptávku po většině těchto čipů uvnitř země. Se zavedením USA V důsledku zákona CHIPS je konkurence v oblasti čipových technologií mezi Čínou a Spojenými státy intenzivnější a může dojít k přebytku nabídky. 2021  zaznamenal výrazný pokles dovozu čipů do Číny.

Laserově opracovaný čip

Laser používaný při zpracování polovodičových čipů

Destičky jsou základním materiálem polovodičových výrobků a čipů, které je po růstu nutné mechanicky leštit. V pozdější fázi má velký význam řezání oplatky, známé také jako kostkování oplatky. Technologie laserového řezání destiček DPSS s krátkými pulzy byla vyvinuta a zdokonalena v Evropě a Spojených státech. S rostoucím výkonem ultrarychlých laserů se jejich používání v budoucnu postupně stane běžným, zejména v postupech, jako je řezání destiček, mikrovrtání otvorů a uzavřené beta testy. Potenciál poptávky po ultrarychlých laserových zařízeních je poměrně velký.

V Číně nyní existují výrobci přesných laserových zařízení, kteří dodávají zařízení pro drážkování waferů, jež lze použít pro povrchové drážkování 12palcových waferů 28nm procesem, a zařízení pro laserové řezání kryptoměnových waferů používané v senzorových čipech MEMS, paměťových čipech a dalších oblastech výroby špičkových čipů. V roce 2020 vyvinul velký laserový podnik v Shenzhenu zařízení pro laserové oddělování, které umožňuje oddělení skleněných a křemíkových plátků. Toto zařízení lze použít k výrobě špičkových polovodičových čipů.

Laserové řezání třísek

V polovině roku 2022 představil laserový podnik ve Wu-chanu plně automatické laserově modifikované řezací zařízení, které bylo úspěšně použito k laserové povrchové úpravě v oblasti třísek. Zařízení využívá vysoce přesný femtosekundový laser a extrémně nízkou pulzní energii k provádění laserové modifikace povrchu polovodičových materiálů v mikronovém rozsahu, čímž výrazně zlepšuje výkon polovodičových optoelektronických součástek. Zařízení je vhodné pro řezání drahých, úzkokánálových (≥20um) sloučeninových polovodičů SiC, GaAs, LiTaO3 a dalších waferových čipů s vnitřní modifikací, jako jsou křemíkové čipy, MEMS senzorové čipy, CMOS čipy atd. 

Čína se zabývá klíčovými technickými problémy litografických strojů, které zvýší poptávku po excimerových laserech a extrémních ultrafialových laserech souvisejících s používáním litografických strojů, ale v této oblasti je dosud v Číně jen málo výzkumu.

Přesné laserové obráběcí hlavy pro high-end a čipy se mohou stát další vlnou šílenství

Vzhledem k dřívější slabosti čínského průmyslu polovodičových čipů byl výzkum a aplikace laserových čipů omezené. Tyto čipy byly nejprve použity při montáži terminálů v následných spotřebních elektronických produktech. V budoucnu se hlavní trh s přesným laserovým zpracováním v Číně postupně přesune od zpracování běžných elektronických součástek k materiálům a klíčovým komponentům, zejména k přípravě polovodičových materiálů, biomedicínských a polymerních materiálů.

V průmyslu polovodičových čipů bude vyvíjeno stále více laserových aplikačních procesů. Pro vysoce přesné čipové produkty je nejvhodnější metodou bezkontaktní optické zpracování. Vzhledem k obrovské poptávce po čipech je velmi pravděpodobné, že odvětví čipů přispěje k dalšímu nárůstu poptávky po přesných laserových obráběcích zařízeních.