Kde je další kolo boomu v přesném laserovém obrábění?

Nedávno společnost Apple Inc. oficiálně oznámila vydání nové generace iPhonu 14 a zachovala si tak zvyk jedné aktualizace ročně. Mnoho uživatelů je šokováno, že se „iPhone vyvinul do 14. generace“. A na čínském trhu si rychle získal přes 1 milion online objednávek. iPhone je stále oblíbený u mladých lidí.

Chytré telefony odstartovaly první vlnu poptávky po přesném laserovém zpracování

Před více než deseti lety, kdy se teprve objevily chytré telefony, byla průmyslová laserová technologie stále na nízké úrovni. Vláknový laser a ultrarychlý laser byly na čínském trhu novinkou, nemluvě o přesném laserovém zpracování. Od roku 2011 se v Číně postupně uplatňuje přesné laserové značení s nízkou třídou. V té době se diskutovalo o pulzním zeleném laseru s malým výkonem a ultrafialovém laseru. Nyní se ultrarychlý laser postupně používá pro komerční účely a hovoří se o ultrarychlém přesném laserovém zpracování.

Masové využití přesného laserového obrábění je z velké části 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 přesného laserového řezání. Hlavní čínské výrobce přesného laserového obrábění se zaměřují na spotřební elektroniku. To znamená, že poslední kolo boomu v přesném laserovém obrábění 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 displeje, 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? Soudě dle 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 zásob. Kde tedy může být další kolo nárůstu poptávky po přesném laserovém zpracování?

Vzestup čínského polovodičového a čipového průmyslu

Čína je skutečnou světovou továrnou. V roce 2020 činila přidaná hodnota čínského zpracovatelského průmyslu 28,5 % světového podílu. Právě obrovský čínský zpracovatelský průmysl přináší obrovský tržní potenciál pro laserové zpracování a výrobu. Čínský zpracovatelský průmysl má však v rané fázi slabou technickou akumulaci a většina z něj patří do střední a nižší třídy. V posledním desetiletí došlo k velkému pokroku ve strojírenství, dopravě, energetice, námořním strojírenství, letectví a kosmonautice, 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 nad 28nm používaných v domácích spotřebičích, automobilech a komunikacích se Čína pyšní mimořádně vyspělým výrobním procesem a dokáže dokonale uspokojit celkovou poptávku po většině čipů uvnitř země. Se zavedením amerického zákona CHIPS Act se konkurence v oblasti čipových technologií mezi Čínou a Spojenými státy zintenzivnila a může dojít k přebytku nabídky. V roce 2021 došlo k výraznému poklesu čínského dovozu čipů.

Laserově opracovaný čip

Laser používaný při zpracování polovodičových čipů

Destičky jsou základním materiálem polovodičových produktů a čipů, které je po růstu nutné mechanicky leštit. V pozdější fázi má velký význam řezání destiček, známé také jako kostkování destiček. Raná technologie krátkopulzního laserového řezání destiček DPSS byla vyvinuta a zdokonalena v Evropě a Spojených státech. S rostoucím výkonem ultrarychlých laserů se jejich používání v budoucnu postupně stane hlavním proudem, 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 k povrchovému drážkování 12palcových waferů 28nm procesem, a zařízení pro krypto řezání laserových waferů používaná 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 a které 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 pro laserovou povrchovou úpravu v oblasti čipů. 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 vnitřní modifikace drahých, úzkokánových (≥20 μm) složených polovodičových sloučenin SiC, GaAs, LiTaO3 a dalších waferových čipů, 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, 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 průmysl čipů přispěje k dalšímu nárůstu poptávky po přesných laserových obráběcích zařízeních.