Hvor er den næste runde af boom inden for præcisionslaserbehandling?

For ikke så længe siden, Apple Inc. annoncerede officielt udgivelsen af den nye generation af iPhone 14, hvor vanen med én opdatering om året holdes ved lige. Mange brugere er chokerede over, at "iPhone har udviklet sig til den 14. generation". Og det vandt hurtigt over 1 million online bookinger på det kinesiske marked. iPhone er stadig populær blandt unge mennesker.

Smartphones satte gang i den første runde af efterspørgslen efter præcisionslaserbehandling

For mere end et årti siden, da smartphones lige blev lanceret, var industriel laserbehandlingsteknologi stadig på et lavt niveau. Fiberlaser og ultrahurtig laser var nye ting og blanke ting på det kinesiske marked, for ikke at sige præcisionslaserbehandling. Siden 2011 er præcisionslasermærkning i lav ende gradvist blevet anvendt i Kina. På det tidspunkt diskuterede man grøn laser med lille effekt og ultraviolet laser. Og nu er ultrahurtig laser gradvist blevet brugt til kommercielle formål, og der tales om ultrahurtig præcisionslaserbehandling.

Masseanvendelsen af præcisionslaserbehandling er i høj grad drevet af udviklingen af smartphones. Produktioner af kameradias, fingeraftryksmoduler, HOME-taster, blinde huller til kameraer og uregelmæssigt formede udskæringer af mobiltelefonpaneler osv. drager alle fordel af det teknologiske gennembrud inden for ultrahurtig laserpræcisionsskæring. De største kinesiske producenter af præcisionslaserbehandling fokuserer på præcisionsbearbejdning inden for forbrugerelektronik. Det vil sige, at den sidste runde af boom inden for præcisionslaserbehandling er drevet af forbrugerelektronik, især smartphones og displaypaneler.

Laserpanelskæring

Siden 2021 har forbrugerprodukter som smartphones, bærbare armbånd og displaypaneler vist en nedadgående tendens, hvilket har ført til en svagere efterspørgsel efter forbrugerelektronikbehandlingsudstyr og et større pres på væksten. Så kan den nye iPhone 14 starte et nyt boom i processorkraften? Men at dømme ud fra den nuværende tendens til, at folk er mindre villige til at købe en ny telefon, er det næsten sikkert, at smartphones ikke kan bidrage til den nye vækst i markedsefterspørgslen. 5G- og foldbare telefoner, der var populære for et par år siden, kan kun medføre delvis udskiftning af standardmodellerne. Så hvor kan den næste runde af stigning i efterspørgslen inden for præcisionslaserbehandling være?

Fremkomsten af Kinas halvleder- og chipindustri

Kina er en sand verdensfabrik. I 2020 tegnede den kinesiske fremstillingsindustris merværdi sig for 28,5 % af verdens andel. Det er den enorme kinesiske fremstillingsindustri, der bringer et enormt markedspotentiale for laserbearbejdning og -fremstilling. Kinas fremstillingsindustri har imidlertid en svag teknisk akkumulering i den tidlige fase, og de fleste af dem er mellem- og lavprisindustrier. Det seneste årti har oplevet store fremskridt inden for maskiner, transport, energi, havteknik, luftfart, produktionsudstyr osv., herunder udviklingen af lasere og laserudstyr, hvilket i høj grad har mindsket kløften til det internationale avancerede niveau.

Ifølge statistikker fra Semiconductor Industry Association er det kinesiske fastland verdens hurtigste fabrikbygger, med 31 store fabrikker, der fokuserer på modne processer, og som forventes at være færdige inden udgangen af 2024. Hastigheden har langt oversteget de 19 fabrikker, der planlagt skal sættes i drift i Taiwan og Kina i samme periode, samt de 12 fabrikker, der forventes i USA.

For ikke så længe siden annoncerede Kina, at Shanghais integrerede kredsløbsindustri har brudt igennem 14nm-chipprocessen og opnået en vis masseproduktionsskala. For nogle af de chips over 28nm, der anvendes i husholdningsapparater, biler og kommunikation, kan Kina prale af en overordentlig moden produktionsproces og kan perfekt imødekomme den samlede efterspørgsel efter de fleste chips internt. Med introduktionen af USA I henhold til CHIPS-loven er konkurrencen inden for chipteknologi mellem Kina og USA mere intens, og der kan være et udbudsoverskud. 2021  oplevede et betydeligt fald i Kinas import af chips.

Laserbehandlet chip

Laseren, der bruges i bearbejdning af halvlederchips

Wafere er de grundlæggende materialer i halvlederprodukter og chips, som skal poleres mekanisk efter vækst. I den senere fase er waferskæring, også kendt som waferdicing, af stor betydning. Den tidlige kortpulsede DPSS-laserwaferskæreteknologi er blevet udviklet og modnet i Europa og USA. Efterhånden som ultrahurtige lasere får stigende kraft, vil brugen af dem gradvist blive mainstream i fremtiden, især i procedurer som waferskæring, mikroboring af huller og lukkede betatests. Efterspørgselspotentialet for ultrahurtigt laserudstyr er forholdsvis stort.

Der findes nu producenter af præcisionslaserudstyr i Kina, der kan levere wafer-slotningsudstyr, som kan anvendes til overfladeslotning af 12-tommer wafere under en 28 nm-proces, og laserwafer-kryptoskæreudstyr, der anvendes til MEMS-sensorchips, hukommelseschips og andre avancerede chipproduktionsfelter. I 2020 udviklede en stor laservirksomhed i Shenzhen laserafbindingsudstyr til at realisere separationen af glas- og siliciumskiver, og udstyret kan bruges til at producere high-end halvlederchips.

Laserskærende chipwafer

I midten af 2022 lancerede en laservirksomhed i Wuhan fuldautomatisk lasermodificeret skæreudstyr, som med succes blev anvendt til laseroverfladebehandling inden for chips. Enheden bruger en højpræcisions femtosekundlaser og ekstremt lav pulsenergi til at udføre lasermodifikation på overfladen af halvledermaterialer i mikronområdet, hvilket forbedrer ydeevnen af halvlederoptoelektroniske enheder betydeligt. Udstyret er egnet til dyre, smalkanal (≥20um) sammensatte halvledere SiC, GaAs, LiTaO3 og andre waferchips interne modifikationsskæringer, såsom siliciumchips, MEMS-sensorchips, CMOS-chips osv. 

Kina tackler centrale tekniske problemer med litografimaskiner, hvilket vil drive efterspørgslen efter excimerlasere og ekstreme ultraviolette lasere relateret til brugen af litografimaskiner, men der er tidligere kun lidt forskning på dette område i Kina.

Præcisionslaserbearbejdningshoveder til high-end og chips kan blive den næste bølge af dille

På grund af den tidligere svaghed i Kinas halvlederchipindustri var der begrænset forskning i og anvendelse af laserbehandlingschips, som oprindeligt blev brugt i terminalmontering af downstream forbrugerelektronikprodukter. I fremtiden vil hovedmarkedet for præcisionslaserbehandling i Kina gradvist bevæge sig fra behandling af generelle elektroniske dele til upstream-materialer og nøglekomponenter, især fremstilling af halvledermaterialer, biomedicinske materialer og polymermaterialer.

Der vil blive udviklet flere og flere laserapplikationsprocesser i halvlederchipindustrien. Til højpræcisionschipprodukter er berøringsfri optisk behandling den mest passende metode. Med den enorme efterspørgsel efter chips er det meget sandsynligt, at chipindustrien vil bidrage til den næste runde af efterspørgslen efter præcisionslaserbehandlingsudstyr.