Kus on järgmine buumivoor täppislasertöötluses?

Mitte nii kaua aega tagasi, Apple Inc. teatas ametlikult uue põlvkonna iPhone 14 ilmumisest, säilitades harjumuse teha üks värskendus 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 asjad ja toorikud, rääkimata täppislasertöötlusest. Alates 2011. aastast on Hiinas järk-järgult hakatud rakendama madala kvaliteediga täppislasermärgistust. Sel ajal arutati väikese võimsusega tahke impulss-rohelist laserit ja ultraviolettlaserit. Ja nüüd on ülikiiret laserit järk-järgult hakatud kasutama kaubanduslikel eesmärkidel ning räägitakse ülikiire täppislasertöötlusest.

Täppislasertöötluse massilist rakendamist soodustab suuresti nutitelefonide areng. Kaamera slaidide, sõrmejäljemoodulite, HOME-võtmete, kaamera pimeaukude ja mobiiltelefonide paneelide ebakorrapärase kujuga lõikamise jms tootmine on kõik saanud kasu ülikiire lasertäppislõikuse tehnoloogilisest läbimurdest. Hiina peamiste lasertäppistöötluse tootjate täppistöötlusäri on seotud tarbeelektroonikaga. See tähendab, et täppislasertöötluse buumi viimast vooru toetab tarbeelektroonika, eriti nutitelefonid ja ekraanipaneelid.

Laserpaneelide lõikamine

Alates 2021. aastast on tarbekaupade, näiteks nutitelefonide, kantavate käepaelte ja ekraanipaneelide nõudlus langenud, mis on toonud kaasa tarbeelektroonika töötlemisseadmete nõudluse vähenemise ja suurema surve nende kasvule. Seega, 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. Mõned aastad tagasi populaarsed 5G ja kokkupandavad telefonid võivad vaid osalise laoseisu asendamise kaasa tuua. Niisiis, kus võib olla järgmine nõudluse tõus täppislasertöötluse järele?

Hiina pooljuhtide ja kiibitööstuse tõus

Hiina on tõeline maailma tehas. 2020. aastal moodustas Hiina töötleva tööstuse lisandväärtus 28,5% maailma osakaalust. See on Hiina tohutu töötlev tööstus, mis pakub tohutut turupotentsiaali lasertöötluseks ja -tootmiseks. Hiina töötleva tööstuse tehniline akumulatsioon on algstaadiumis aga 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 28 nm kiipide puhul on Hiinal üleküpsed tootmisprotsessid ning see suudab enamiku kiipide üldise nõudluse ideaalselt rahuldada. USA kasutuselevõtuga CHIPS-seaduse kohaselt on Hiina ja Ameerika Ühendriikide vaheline kiibitehnoloogia konkurents tihedam ning võib tekkida pakkumise ülejääk. 2021  nägi Hiina kiibide impordi märkimisväärset langust.

Lasertöödeldud kiip

Pooljuhtkiipide töötlemisel kasutatav laser

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

Nüüd on Hiinas olemas täppislaserseadmete tootjad, kes pakuvad vahvlite lõikamisseadmeid, mida saab rakendada 12-tolliste vahvlite pinnalõikamiseks 28 nm protsessi käigus, ning laserkiipide krüptolõikusseadmeid, mida saab rakendada MEMS-andurite kiipidele, mälukiipidele ja muudele tipptasemel kiipide tootmisvaldkondadele. 2020. aastal töötas Shenzhenis asuv suur laseriettevõte välja laseriga eraldamise seadme klaasi ja räni viilude eraldamiseks ning seadmeid saab kasutada tipptasemel pooljuhtkiipide tootmiseks.

Laserlõikega kiibivahvel

2022. aasta keskel debüteeris Wuhanis asuv laserifirma täisautomaatse lasermodifitseeritud lõikeseadmega, mida rakendati edukalt laserpinnatöötluses kiipide valdkonnas. Seade kasutab pooljuhtmaterjalide pinnal mikronite vahemikus lasermodifikatsiooni tegemiseks 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 kohta vähe uuringuid ja rakendusi ning neid kasutati esmakordselt tarbeelektroonikatoodete terminalikomplektis. Tulevikus liigub Hiina täppislasertöötluse peamine turg järk-järgult üldiste elektrooniliste osade töötlemiselt ülesvoolu materjalide ja võtmekomponentide, eriti pooljuhtmaterjalide, biomeditsiini- ja polümeermaterjalide ettevalmistamise poole.

Pooljuhtide kiipide tööstuses arendatakse üha rohkem laserrakendusprotsesse. Ülitäpsete kiibitoodete puhul on kõige sobivam meetod kontaktivaba optiline töötlemine. Kiipide tohutu nõudluse tõttu aitab kiibitööstus suure tõenäosusega kaasa täppislasertöötlusseadmete nõudluse järgmisele voorule.