Πού είναι ο επόμενος γύρος άνθησης στην επεξεργασία ακριβείας με λέιζερ;

Πριν από λίγο καιρό, η Apple Inc. ανακοίνωσε επίσημα την κυκλοφορία της νέας γενιάς του iPhone 14, διατηρώντας τη συνήθεια της μίας ενημέρωσης το χρόνο. Πολλοί χρήστες σοκάρονται που «το iPhone έχει εξελιχθεί στην 14η γενιά». Και γρήγορα κέρδισε πάνω από 1 εκατομμύριο online κρατήσεις στην κινεζική αγορά. Το iPhone εξακολουθεί να είναι δημοφιλές στους νέους.

Τα smartphones πυροδότησαν τον πρώτο γύρο ζήτησης για επεξεργασία ακριβείας με λέιζερ

Πριν από περισσότερο από μια δεκαετία, όταν μόλις κυκλοφόρησαν τα smartphones, η βιομηχανική τεχνολογία επεξεργασίας λέιζερ ήταν ακόμη σε χαμηλό επίπεδο. Το λέιζερ ινών και το υπερταχύ λέιζερ ήταν καινούργια πράγματα και κενά στην κινεζική αγορά, για να μην πούμε ότι η επεξεργασία με λέιζερ ακριβείας. Από το 2011, η σήμανση με λέιζερ ακριβείας χαμηλού επιπέδου εφαρμόζεται σταδιακά στην Κίνα. Εκείνη την εποχή, συζητήθηκαν το πράσινο λέιζερ στερεού παλμού μικρής ισχύος και το υπεριώδες λέιζερ. Και τώρα, το υπερταχύ λέιζερ έχει σταδιακά χρησιμοποιηθεί για εμπορικούς σκοπούς, και συζητείται η υπερταχεία επεξεργασία ακριβείας με λέιζερ.

Η μαζική εφαρμογή της ακριβούς επεξεργασίας με λέιζερ οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην ανάπτυξη των smartphones. Οι παραγωγές slides κάμερας, μονάδων δακτυλικών αποτυπωμάτων, πλήκτρων HOME, οπών στόριων κάμερας και κοπής ακανόνιστου σχήματος σε πάνελ κινητών τηλεφώνων κ.λπ., επωφελούνται από την τεχνολογική πρωτοπορία της εξαιρετικά γρήγορης κοπής ακριβείας με λέιζερ. Η δραστηριότητα επεξεργασίας ακριβείας των κύριων Κινέζων κατασκευαστών επεξεργασίας ακριβείας με λέιζερ προέρχεται από ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης. Δηλαδή, ο τελευταίος γύρος άνθησης στην επεξεργασία ακριβείας με λέιζερ τροφοδοτείται από ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, ειδικά από smartphones και οθόνες.

Κοπή πάνελ με λέιζερ

Από το 2021, τα καταναλωτικά προϊόντα όπως τα smartphones, τα φορητά βραχιόλια και οι οθόνες έχουν παρουσιάσει πτωτική τάση, οδηγώντας σε μειωμένη ζήτηση για εξοπλισμό επεξεργασίας ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης και μεγαλύτερη πίεση στην ανάπτυξή του. Μπορεί λοιπόν το νέο iPhone14 να ξεκινήσει έναν νέο γύρο άνθησης της επεξεργασίας; Κρίνοντας όμως από την τρέχουσα τάση ότι οι άνθρωποι είναι λιγότερο πρόθυμοι να αγοράσουν ένα νέο τηλέφωνο, είναι σχεδόν βέβαιο ότι τα smartphones δεν μπορούν να συμβάλουν στη νέα αύξηση της ζήτησης της αγοράς. Τα 5G και τα πτυσσόμενα τηλέφωνα που ήταν δημοφιλή πριν από μερικά χρόνια μπορούν απλώς να επιφέρουν μερική αντικατάσταση του εργοστασιακού εξοπλισμού. Πού μπορεί, λοιπόν, να είναι ο επόμενος γύρος αύξησης της ζήτησης στην επεξεργασία ακριβείας με λέιζερ;

Η άνοδος της βιομηχανίας ημιαγωγών και τσιπ της Κίνας

Η Κίνα είναι ένα πραγματικό παγκόσμιο εργοστάσιο. Το 2020, η προστιθέμενη αξία της μεταποιητικής βιομηχανίας της Κίνας αντιπροσωπεύει το 28,5% του παγκόσμιου μεριδίου. Είναι η τεράστια κινεζική μεταποιητική βιομηχανία που προσφέρει τεράστιο δυναμικό στην αγορά για την επεξεργασία και την κατασκευή με λέιζερ. Ωστόσο, η μεταποιητική βιομηχανία της Κίνας έχει μια ασθενή τεχνική συσσώρευση στο αρχικό στάδιο και οι περισσότερες από αυτές είναι βιομηχανίες μεσαίας και χαμηλής κατηγορίας. Την τελευταία δεκαετία έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος στους τομείς των μηχανημάτων, των μεταφορών, της ενέργειας, της ναυπηγικής, της αεροδιαστημικής, του εξοπλισμού παραγωγής κ.λπ., συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης λέιζερ και εξοπλισμού λέιζερ, γεγονός που έχει μειώσει σημαντικά το χάσμα με το διεθνές προηγμένο επίπεδο.

Σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία της Ένωσης Βιομηχανίας Ημιαγωγών, η ηπειρωτική Κίνα είναι ο ταχύτερος κατασκευαστής εργοστασίων στον κόσμο, με 31 μεγάλα εργοστάσια που επικεντρώνονται σε ώριμες διαδικασίες και αναμένεται να ολοκληρωθούν έως το τέλος του 2024. Η ταχύτητα έχει ξεπεράσει κατά πολύ τα 19 εργοστάσια που έχουν προγραμματιστεί να τεθούν σε λειτουργία στην Ταϊβάν και την Κίνα κατά την ίδια περίοδο, καθώς και τα 12 εργοστάσια που αναμένονται στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Πριν από λίγο καιρό, η Κίνα ανακοίνωσε ότι η βιομηχανία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων της Σαγκάης έχει ξεπεράσει τη διαδικασία κατασκευής τσιπ 14nm και έχει επιτύχει μια συγκεκριμένη κλίμακα μαζικής παραγωγής. Για ορισμένα από τα τσιπ άνω των 28nm που χρησιμοποιούνται σε οικιακές συσκευές, αυτοκίνητα και επικοινωνίες, η Κίνα διαθέτει εξαιρετικά ώριμη παραγωγική διαδικασία και μπορεί να καλύψει απόλυτα τη συνολική ζήτηση για τα περισσότερα από τα τσιπ σε εσωτερικό επίπεδο. Με την εισαγωγή των ΗΠΑ Σύμφωνα με τον νόμο CHIPS, ο ανταγωνισμός στην τεχνολογία τσιπ μεταξύ Κίνας και Ηνωμένων Πολιτειών είναι πιο έντονος και ενδέχεται να υπάρξει πλεόνασμα προσφοράς. 2021  παρατηρήθηκε σημαντική μείωση στις εισαγωγές τσιπ από την Κίνα.

Τσιπ επεξεργασμένο με λέιζερ

Το λέιζερ που χρησιμοποιείται στην επεξεργασία ημιαγωγικών τσιπ

Οι πλακέτες είναι τα βασικά υλικά των ημιαγωγών προϊόντων και των τσιπ, τα οποία πρέπει να γυαλίζονται μηχανικά μετά την ανάπτυξη. Σε μεταγενέστερο στάδιο, η κοπή σε γκοφρέτες, γνωστή και ως τεμαχισμός σε κύβους γκοφρετών, έχει μεγάλη σημασία. Η πρώιμη τεχνολογία κοπής πλακιδίων λέιζερ DPSS βραχέων παλμών έχει αναπτυχθεί και ωριμάσει στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Καθώς η ισχύς των υπερταχέων λέιζερ αυξάνεται, η χρήση τους θα γίνει σταδιακά η κύρια τάση στο μέλλον, ειδικά σε διαδικασίες όπως η κοπή πλακιδίων, η διάτρηση οπών με μικροδιάτρηση και οι κλειστές δοκιμές βήτα. Το δυναμικό ζήτησης για εξοπλισμό υπερταχείας λέιζερ είναι συγκριτικά μεγάλο.

Πλέον, υπάρχουν κατασκευαστές εξοπλισμού ακριβείας λέιζερ στην Κίνα που μπορούν να παρέχουν εξοπλισμό εγκοπής πλακιδίων, ο οποίος μπορεί να εφαρμοστεί στην επιφανειακή εγκοπή πλακιδίων 12 ιντσών με διαδικασία 28nm, καθώς και εξοπλισμό κρυπτογράφησης πλακιδίων λέιζερ που εφαρμόζεται σε τσιπ αισθητήρων MEMS, τσιπ μνήμης και άλλους τομείς κατασκευής τσιπ υψηλής τεχνολογίας. Το 2020, μια μεγάλη επιχείρηση λέιζερ στη Σενζέν ανέπτυξε εξοπλισμό αποκόλλησης με λέιζερ για να πραγματοποιήσει τον διαχωρισμό φετών γυαλιού και πυριτίου, και ο εξοπλισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή τσιπ ημιαγωγών υψηλής τεχνολογίας.

Γκοφρέτα τσιπ κοπής με λέιζερ

Στα μέσα του 2022, μια επιχείρηση λέιζερ στη Γουχάν παρουσίασε για πρώτη φορά πλήρως αυτόματο εξοπλισμό κοπής τροποποιημένο με λέιζερ, ο οποίος εφαρμόστηκε με επιτυχία στην επεξεργασία επιφανειών με λέιζερ στον τομέα των τσιπ. Η συσκευή χρησιμοποιεί ένα λέιζερ υψηλής ακρίβειας femtosecond και εξαιρετικά χαμηλή ενέργεια παλμού για να εκτελέσει τροποποίηση με λέιζερ στην επιφάνεια ημιαγωγικών υλικών στην περιοχή των μικρών, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά την απόδοση των ημιαγωγικών οπτοηλεκτρονικών συσκευών. Ο εξοπλισμός είναι κατάλληλος για κοπή εσωτερικών τροποποιήσεων σύνθετων ημιαγωγών SiC, GaAs, LiTaO3 και άλλων τσιπ πλακιδίων υψηλού κόστους, στενού καναλιού (≥20um) και άλλων, όπως τσιπ πυριτίου, τσιπ αισθητήρων MEMS, τσιπ CMOS κ.λπ. 

Η Κίνα αντιμετωπίζει βασικά τεχνικά προβλήματα των μηχανημάτων λιθογραφίας, τα οποία θα οδηγήσουν στη ζήτηση για λέιζερ excimer και λέιζερ ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας που σχετίζονται με τη χρήση μηχανών λιθογραφίας, αλλά υπάρχει ελάχιστη έρευνα σε αυτόν τον τομέα μέχρι τώρα στην Κίνα.

Οι κεφαλές ακριβείας επεξεργασίας λέιζερ για high-end και τσιπ μπορεί να γίνουν το επόμενο κύμα τρέλας

Λόγω της αδυναμίας της βιομηχανίας ημιαγωγών τσιπ της Κίνας στο παρελθόν, υπήρχε ελάχιστη έρευνα και εφαρμογές σε τσιπ επεξεργασίας λέιζερ, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν αρχικά στη συναρμολόγηση τερματικών σταθμών κατάντη ηλεκτρονικών προϊόντων ευρείας κατανάλωσης. Στο μέλλον, η κύρια αγορά για την επεξεργασία ακριβείας με λέιζερ στην Κίνα θα μετατοπιστεί σταδιακά από την επεξεργασία γενικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων σε υλικά και βασικά εξαρτήματα ανάντη, ιδίως στην παρασκευή ημιαγωγών υλικών, βιοϊατρικών και πολυμερών υλικών.

Όλο και περισσότερες διαδικασίες εφαρμογής λέιζερ στη βιομηχανία τσιπ ημιαγωγών θα αναπτυχθούν. Για προϊόντα τσιπ υψηλής ακρίβειας, η οπτική επεξεργασία χωρίς επαφή είναι η καταλληλότερη μέθοδος. Με την τεράστια ζήτηση για τσιπ, η βιομηχανία τσιπ είναι πολύ πιθανό να συμβάλει στον επόμενο γύρο ζήτησης για εξοπλισμό ακριβείας επεξεργασίας λέιζερ.