Kus on järgmine buumivoor täppislasertöötluses?

Mitte nii kaua aega tagasi teatas Apple Inc. ametlikult uue põlvkonna iPhone 14 ilmumisest, säilitades harjumuse teha üks uuendus aastas. Paljud kasutajad on šokeeritud, et "iPhone on arenenud 14. põlvkonnani". Ja see võitis Hiina turul kiiresti üle miljoni veebibroneeringu. iPhone on noorte seas endiselt populaarne.

Nutitelefonid käivitasid esimese nõudluse täppislasertöötluse järele

Rohkem kui kümme aastat tagasi, kui nutitelefonid alles turule toodi, oli tööstuslik lasertöötlustehnoloogia veel madalal tasemel. Kiudlaser ja ülikiire laser olid Hiina turul uued ja toored, rääkimata täppislasertöötlusest. Alates 2011. aastast on Hiinas järk-järgult hakatud rakendama madala klassi täppislasermärgistamist. Sel ajal arutati väikese võimsusega tahke impulss-rohelist laserit ja ultraviolettlaserit. Ja nüüd on ülikiiret laserit järk-järgult kasutatud kaubanduslikel eesmärkidel ning räägitakse ülikiire täppislasertöötlusest.

Täppislasertöötluse massiline rakendamine on suuresti tingitud nutitelefonide arengust. Kaamera slaidide, sõrmejäljemoodulite, HOME-võtmete, kaamera pimedate aukude ja mobiiltelefonide paneelide ebakorrapärase kujuga lõigete tootmine jne on kõik saanud kasu ülikiire laserlõikuse tehnoloogilisest läbimurdest. Hiina peamiste lasertäppistöötluse tootjate täppistöötlusäri on seotud tarbeelektroonikaga. See tähendab, et täppislasertöötluse buumi viimast vooru juhib tarbeelektroonika, eriti nutitelefonid ja ekraanipaneelid.

Laserpaneelide lõikamine

Alates 2021. aastast on tarbekaupade, näiteks nutitelefonide, kantavate käepaelte ja ekraanipaneelide nõudlus langenud, mis on toonud kaasa väiksema nõudluse tarbeelektroonika töötlemisseadmete järele ja suurema surve nende kasvule. Kas uus iPhone 14 võib käivitada uue töötlemisbuumi vooru? Kuid praeguse trendi põhjal, et inimesed on vähem valmis uut telefoni ostma, on peaaegu kindel, et nutitelefonid ei saa turunõudluse uuele kasvule kaasa aidata. 5G ja kokkupandavad telefonid, mis olid mõned aastad tagasi populaarsed, võivad vaid osalise laoseisu asendamise kaasa tuua. Seega, kus võib olla järgmine nõudluse tõus täppislasertöötluse järele?

Hiina pooljuhtide ja kiibitööstuse tõus

Hiina on tõeline maailmatehas. 2020. aastal moodustas Hiina töötleva tööstuse lisandväärtus 28,5% maailma turuosast. Just Hiina tohutu töötlev tööstus pakub tohutut turupotentsiaali lasertöötluse ja -tootmise jaoks. Hiina töötleva tööstuse tehniline akumulatsioon on aga algstaadiumis nõrk ning enamik neist on keskmise ja madalama hinnaklassiga tööstusharud. Viimase kümnendi jooksul on toimunud suur areng masinate, transpordi, energeetika, meretehnika, lennunduse, tootmisseadmete jms valdkonnas, sealhulgas laserite ja laserseadmete arendamisel, mis on oluliselt vähendanud lõhet rahvusvahelise kõrgtasemega.

Pooljuhtide Tööstuse Assotsiatsiooni statistika kohaselt on Mandri-Hiina maailma kiireim tehaste ehitaja, kus 2024. aasta lõpuks peaks valmima 31 suurt tehast, mis keskenduvad küpsele protsessile; kiirus on oluliselt ületanud 19 tehast, mis on plaanis samal perioodil Taiwanis Hiinas kasutusele võtta, ning 12 tehast, mis on oodata Ameerika Ühendriikides.

Hiljuti teatas Hiina, et Shanghai integraallülituste tööstus on murdnud läbi 14nm kiibiprotsessi ja saavutanud teatud masstootmise ulatuse. Mõnede kodumasinates, autodes ja kommunikatsioonis kasutatavate üle 28nm kiipide puhul on Hiina uhke üliküpse tootmisprotsessiga ning suudab suurepäraselt rahuldada enamiku kiipide üldist nõudlust. USA CHIPS-seaduse kehtestamisega on Hiina ja Ameerika Ühendriikide vaheline kiibitehnoloogia konkurents tihedam ning võib tekkida pakkumise ülejääk. 2021. aastal vähenes Hiina kiipide import märkimisväärselt.

Lasertöödeldud kiip

Pooljuhtkiipide töötlemisel kasutatav laser

Vahvlid on pooljuhttoodete ja kiipide põhimaterjalid, mida tuleb pärast kasvatamist mehaaniliselt poleerida. Hilisemas etapis on vahvlite lõikamine ehk vahvlite tükeldamine väga oluline. Varajane lühiimpulsiga DPSS-laserlõikamise tehnoloogia on Euroopas ja Ameerika Ühendriikides välja töötatud ja küpseks saanud. Ülikiirete laserite võimsuse suurenedes muutub nende kasutamine tulevikus järk-järgult peavooluks, eriti sellistes protseduurides nagu vahvlite lõikamine, aukude mikropuurimine ja suletud beetatestid. Ülikiirete laserseadmete nõudluse potentsiaal on suhteliselt suur.

Nüüdseks on Hiinas olemas täppislaserseadmete tootjad, kes pakuvad kiipide lõikamise seadmeid, mida saab kasutada 12-tolliste kiipide pinna lõikamiseks 28 nm protsessi abil, ning laserkiipide krüptolõikamise seadmeid, mida saab kasutada MEMS-sensorkiipide, mälukiipide ja muude tipptasemel kiipide tootmiseks. 2020. aastal töötas suur laseriettevõte Shenzhenis välja lasereemaldamisseadme klaasi ja räni eraldamiseks, mida saab kasutada tipptasemel pooljuhtkiipide tootmiseks.

Laserlõikega kiibivahvel

2022. aasta keskel debüteeris Wuhanis asuv laseriettevõte täisautomaatse lasermodifitseeritud lõikeseadme, mida rakendati edukalt laserpindade töötlemisel kiipide valdkonnas. Seade kasutab pooljuhtmaterjalide pinna mikronisuuruses lasermodifitseerimiseks ülitäpset femtosekundilist laserit ja äärmiselt madalat impulsienergiat, parandades seeläbi oluliselt pooljuhtide optoelektrooniliste seadmete jõudlust. Seade sobib kallite, kitsakanaliliste (≥20µm) liitpooljuhtide SiC, GaAs, LiTaO3 ja muude vahvlikiipide sisemiste modifikatsioonide lõikamiseks, näiteks ränikiibid, MEMS-andurikiibid, CMOS-kiibid jne.

Hiina tegeleb litograafiamasinate peamiste tehniliste probleemidega, mis suurendab nõudlust eksimeerlaserite ja äärmusliku ultraviolettkiirgusega laserite järele, mis on seotud litograafiamasinate kasutamisega, kuid selles valdkonnas on Hiinas varem vähe uuringuid tehtud.

Tipptasemel lasertöötluspead tipptasemel seadmete ja kiipide jaoks võivad saada järgmiseks hulluse laineks

Hiina pooljuhtkiipide tööstuse nõrkuse tõttu oli laserkiipide uurimist ja rakendusi vähe ning neid kasutati esialgu allavoolu tarbeelektroonikatoodete terminalide kokkupanekul. Tulevikus liigub Hiina täppislasertöötluse peamine turg järk-järgult üldiste elektroonikaosade töötlemiselt ülesvoolu materjalide ja võtmekomponentide, eriti pooljuhtmaterjalide, biomeditsiini- ja polümeermaterjalide ettevalmistamise poole.

Pooljuhtide kiipide tööstuses arendatakse üha uusi laserrakendusprotsesse. Ülitäpsete kiipide toodete jaoks on kõige sobivam meetod kontaktivaba optiline töötlemine. Kiipide tohutu nõudluse tõttu on väga tõenäoline, et kiibitööstus panustab järgmisesse täppislasertöötlusseadmete nõudluse vooru.