Wo ist der nächste Boom in der Präzisionslaserbearbeitung?

Vor nicht allzu langer Zeit hat Apple Inc. offiziell die Veröffentlichung der neuen Generation des iPhone 14 angekündigt, wobei die Gewohnheit von einem Update pro Jahr beibehalten wird. Viele Nutzer sind schockiert, dass „das iPhone sich zur 14. Generation entwickelt hat“. Und es gewann schnell über 1 Million Online-Buchungen auf dem chinesischen Markt. Das iPhone ist bei jungen Leuten immer noch beliebt.

Smartphones lösen die erste Nachfragewelle nach präziser Laserbearbeitung aus
Vor mehr als einem Jahrzehnt, als Smartphones gerade auf den Markt kamen, befand sich die industrielle Laserbearbeitungstechnik noch auf einem niedrigen Niveau. Faserlaser und Ultrakurzpulslaser waren neu und leer auf dem chinesischen Markt, ganz zu schweigen von der Präzisionslaserbearbeitung. Seit 2011 wird in China schrittweise eine Low-End-Präzisionslasermarkierung angewendet. Zu dieser Zeit wurden grüne Festkörperpulslaser und Ultraviolettlaser mit geringer Leistung diskutiert. Und jetzt wird der ultraschnelle Laser allmählich für kommerzielle Zwecke verwendet, und es wird über ultraschnelle Präzisionslaserbearbeitung gesprochen.

Die Massenanwendung der Präzisionslaserbearbeitung wird maßgeblich durch die Entwicklung von Smartphones vorangetrieben. Die Produktion von Kameraschlitten, Fingerabdruckmodulen, HOME-Tasten, Kamera-Sacklöchern und unregelmäßig geformten Abtrennungen von Handy-Panels usw. profitiert alle vom technologischen Durchbruch des ultraschnellen Laser-Präzisionsschneidens. Das Präzisionsbearbeitungsgeschäft der wichtigsten chinesischen Hersteller von Laserpräzisionsbearbeitung stammt aus der Unterhaltungselektronik. Das heißt, die letzte Welle des Booms in der Präzisionslaserbearbeitung wird von der Unterhaltungselektronik angetrieben, insbesondere von Smartphones und Anzeigetafeln.

Laser-Plattenschneiden

Seit 2021 zeigen Konsumgüter wie Smartphones, tragbare Armbänder und Anzeigetafeln einen Abwärtstrend, was zu einer schwächeren Nachfrage nach Verarbeitungsgeräten für Unterhaltungselektronik und einem größeren Druck auf deren Wachstum führt. Kann das neue iPhone14 also eine neue Runde des Processing-Booms einleiten? Aber gemessen an dem aktuellen Trend, dass die Menschen weniger bereit sind, ein neues Telefon zu kaufen, ist es fast sicher, dass Smartphones nicht zum neuen Wachstum der Marktnachfrage beitragen können. 5G- und faltbare Telefone, die vor einigen Jahren beliebt waren, können nur einen teilweisen Ersatz der Lagerbestände bringen.Wo könnte also der nächste Nachfrageschub in der Präzisionslaserbearbeitung liegen?

Der Aufstieg der chinesischen Halbleiter- und Chipindustrie

China ist eine wahre Weltfabrik. Im Jahr 2020 macht die Wertschöpfung der chinesischen Fertigungsindustrie 28,5 % des Weltanteils aus. Es ist die riesige chinesische Fertigungsindustrie, die ein enormes Marktpotenzial für die Laserbearbeitung und -fertigung bietet. Chinas verarbeitende Industrie weist jedoch in der Anfangsphase eine schwache technische Akkumulation auf, und die meisten von ihnen sind mittlere und untere Industrien. Das letzte Jahrzehnt hat einen großen Fortschritt in den Bereichen Maschinen, Transport, Energie, Schiffstechnik, Luft- und Raumfahrt, Fertigungsausrüstung usw. erlebt, einschließlich der Entwicklung von Lasern und Lasergeräten, wodurch der Abstand zum internationalen Spitzenniveau erheblich verringert wurde.

Laut den Statistiken der Semiconductor Industry Association ist Festlandchina der weltweit schnellste Fabrikbauer, mit 31 großen Fabriken, die sich auf ausgereifte Prozesse konzentrieren und voraussichtlich bis Ende 2024 fertiggestellt sein werden; Die Geschwindigkeit hat die 19 Fabs, die im selben Zeitraum in Taiwan, China, in Betrieb genommen werden sollen, sowie die 12 Fabs, die in den Vereinigten Staaten erwartet werden, bei weitem übertroffen.

Vor nicht allzu langer Zeit gab China bekannt, dass die Industrie für integrierte Schaltkreise in Shanghai den 14-nm-Chipprozess durchbrochen und eine gewisse Massenproduktion erreicht hat. Für einige der Chips über 28 nm, die in Haushaltsgeräten, Automobilen und Kommunikation verwendet werden, verfügt China über einen überaus ausgereiften Produktionsprozess und kann die Gesamtnachfrage nach den meisten Chips im Innenbereich perfekt decken. Mit der Einführung des U.S. CHIPS Act wird der Chiptechnologie-Wettbewerb zwischen China und den Vereinigten Staaten intensiver, und es kann zu einem Angebotsüberschuss kommen. 2021  verzeichnete einen deutlichen Rückgang der Chipimporte aus China.

Laserbearbeiteter Chip

Der Laser, der bei der Bearbeitung von Halbleiterchips verwendet wird

Wafer sind die Grundmaterialien von Halbleiterprodukten und Chips, die nach dem Wachstum mechanisch poliert werden müssen. In der späteren Phase kommt dem Waferschneiden, auch Wafer Dicing genannt, eine große Bedeutung zu. Die frühe Kurzpuls-DPSS-Laser-Waferschneidetechnologie wurde in Europa und den Vereinigten Staaten entwickelt und ausgereift. Mit zunehmender Leistung von Ultrakurzpulslasern wird deren Einsatz in Zukunft allmählich zum Mainstream werden, insbesondere bei Verfahren wie Waferschneiden, Mikrobohren von Löchern, Closed-Beta-Tests. Das Nachfragepotenzial von Ultrakurzpulslaseranlagen ist vergleichsweise groß.

Jetzt gibt es in China Hersteller von Präzisionslasergeräten, die Wafer-Slotting-Geräte anbieten können, die auf das Oberflächenschlitzen von 12-Zoll-Wafern im 28-nm-Prozess angewendet werden können, und Laser-Wafer-Krypto-Schneidegeräte, die auf MEMS-Sensorchips, Speicherchips und andere angewendet werden Bereiche der High-End-Chipherstellung. Im Jahr 2020 entwickelte ein großes Laserunternehmen in Shenzhen eine Laser-Debonding-Ausrüstung, um die Trennung von Glas- und Siliziumscheiben zu realisieren, und die Ausrüstung kann zur Herstellung von High-End-Halbleiterchips verwendet werden.

Laserschneiden von Chip-Wafern

Mitte 2022 stellte ein Laserunternehmen in Wuhan erstmals eine vollautomatische lasermodifizierte Schneidausrüstung vor, die erfolgreich für die Laseroberflächenbehandlung im Bereich der Chips eingesetzt wurde. Das Gerät verwendet einen hochpräzisen Femtosekundenlaser und eine extrem niedrige Impulsenergie, um eine Lasermodifikation auf der Oberfläche von Halbleitermaterialien im Mikrometerbereich durchzuführen, wodurch die Leistung von optoelektronischen Halbleitergeräten erheblich verbessert wird. Die Ausrüstung eignet sich für teure, schmalkanalige (≥20 µm) Verbindungshalbleiter SiC, GaAs, LiTaO3 und andere interne Modifikationsschnitte von Waferchips, wie z. B. Siliziumchips, MEMS-Sensorchips, CMOS-Chips usw. 

China befasst sich mit wichtigen technischen Problemen von Lithographiemaschinen, die die Nachfrage nach Excimer-Lasern und extremen Ultraviolettlasern im Zusammenhang mit der Verwendung von Lithographiemaschinen antreiben werden, aber es gibt in China bisher wenig Forschung auf diesem Gebiet.

Präzisions-Laserbearbeitungsköpfe für High-End und Chips könnten die nächste Welle der Begeisterung werden

Aufgrund der Schwäche in Chinas Halbleiterchipindustrie gab es zuvor wenig Forschung und Anwendungen zu Laserbearbeitungschips, die zunächst in der Anschlussmontage von nachgelagerten Unterhaltungselektronikprodukten verwendet wurden. In Zukunft wird sich der Hauptmarkt für die Präzisionslaserbearbeitung in China schrittweise von der Bearbeitung allgemeiner elektronischer Teile zu vorgelagerten Materialien und Schlüsselkomponenten verlagern, insbesondere zur Herstellung von Halbleitermaterialien, biomedizinischen und Polymermaterialien.

Immer mehr Laseranwendungsverfahren in der Halbleiterchipindustrie werden entwickelt. Für hochpräzise Chipprodukte ist die berührungslose optische Bearbeitung das am besten geeignete Verfahren. Angesichts der enormen Nachfrage nach Chips wird die Chipindustrie sehr wahrscheinlich zur nächsten Runde der Nachfrage nach Präzisions-Laserbearbeitungsgeräten beitragen.

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