دور بعدی رونق پردازش لیزری دقیق کجاست؟

چندی پیش، شرکت اپل رسماً از عرضه نسل جدید آیفون ۱۴ خبر داد و طبق روال همیشگی، سالی یک به‌روزرسانی ارائه داد. بسیاری از کاربران از اینکه «آیفون به نسل چهاردهم رسیده است» شوکه شده‌اند. و به سرعت بیش از ۱ میلیون رزرو آنلاین در بازار چین به دست آورد. آیفون هنوز هم در بین جوانان محبوب است.

گوشی‌های هوشمند اولین دور تقاضا برای پردازش لیزری دقیق را آغاز کردند

بیش از یک دهه پیش، زمانی که گوشی‌های هوشمند تازه عرضه شده بودند، فناوری پردازش لیزری صنعتی هنوز در سطح پایینی قرار داشت. لیزر فیبری و لیزر فوق سریع چیزهای جدیدی بودند و در بازار چین جای خالی داشتند، البته پردازش لیزری دقیق را هم که نگوییم. از سال ۲۰۱۱، به تدریج در چین از علامت‌گذاری لیزری با دقت پایین استفاده شده است. در آن زمان، لیزر سبز پالس جامد با توان کم و لیزر فرابنفش مورد بحث قرار گرفتند. و اکنون، لیزر فوق سریع به تدریج برای اهداف تجاری مورد استفاده قرار گرفته است و در مورد پردازش لیزری فوق سریع و دقیق صحبت می‌شود.

کاربرد گسترده پردازش لیزری دقیق تا حد زیادی به توسعه گوشی‌های هوشمند مربوط می‌شود. تولید اسلایدهای دوربین، ماژول‌های اثر انگشت، کلیدهای HOME، سوراخ‌های کور دوربین و برش‌های نامنظم پنل‌های تلفن همراه و غیره، همگی از پیشرفت فناوری برش دقیق لیزری فوق سریع بهره‌مند می‌شوند. کسب و کار پردازش دقیق تولیدکنندگان اصلی پردازش دقیق لیزری چینی، در حوزه لوازم الکترونیکی مصرفی است. به عبارت دیگر، آخرین دور رونق پردازش لیزری دقیق توسط لوازم الکترونیکی مصرفی، به ویژه تلفن‌های هوشمند و پنل‌های نمایشگر، تقویت می‌شود.

برش پانل لیزری

از سال ۲۰۲۱، محصولات مصرفی مانند تلفن‌های هوشمند، مچ‌بندهای پوشیدنی و پنل‌های نمایشگر روند نزولی را نشان داده‌اند که منجر به تقاضای ضعیف‌تر برای تجهیزات پردازش لوازم الکترونیکی مصرفی و فشار بیشتر بر رشد آن شده است. بنابراین آیا آیفون ۱۴ جدید می‌تواند دور جدیدی از رونق پردازش را آغاز کند؟ اما با توجه به روند فعلی که مردم تمایل کمتری به خرید گوشی جدید دارند، تقریباً قطعی است که گوشی‌های هوشمند نمی‌توانند به رشد جدید تقاضای بازار کمک کنند. گوشی‌های 5G و تاشو که چند سال پیش محبوب بودند، می‌توانند جایگزینی جزئی برای گوشی‌های اصلی به ارمغان بیاورند. بنابراین، دور بعدی افزایش تقاضا در پردازش لیزری دقیق ممکن است کجا باشد؟

ظهور صنعت نیمه‌هادی‌ها و تراشه‌های چین

چین یک کارخانه‌ی جهانی واقعی است. در سال ۲۰۲۰، ارزش افزوده صنایع تولیدی چین ۲۸.۵ درصد از سهم جهانی را تشکیل می‌دهد. این صنعت عظیم تولیدی چین است که پتانسیل بازار عظیمی را برای پردازش و تولید لیزری به ارمغان می‌آورد. با این حال، صنایع تولیدی چین در مراحل اولیه انباشت فنی ضعیفی دارند و بیشتر آنها صنایع متوسط و پایین‌رده هستند. دهه گذشته شاهد پیشرفت‌های بزرگی در ماشین‌آلات، حمل و نقل، انرژی، مهندسی دریایی، هوافضا، تجهیزات تولیدی و غیره، از جمله توسعه لیزر و تجهیزات لیزری بوده است که شکاف را با سطح پیشرفته بین‌المللی تا حد زیادی کاهش داده است.

طبق آمار انجمن صنعت نیمه‌هادی، چین با ۳۱ کارخانه بزرگ که بر روی فرآیندهای بالغ تمرکز دارند و انتظار می‌رود تا پایان سال ۲۰۲۴ تکمیل شوند، سریع‌ترین سازنده کارخانه در جهان است؛ این سرعت به طور قابل توجهی از ۱۹ کارخانه‌ای که قرار است در تایوان و چین در همین مدت به بهره‌برداری برسند و همچنین ۱۲ کارخانه‌ای که انتظار می‌رود در ایالات متحده راه‌اندازی شوند، فراتر رفته است.

چندی پیش، چین اعلام کرد که صنعت مدار مجتمع شانگهای از فرآیند تراشه ۱۴ نانومتری عبور کرده و به مقیاس تولید انبوه مشخصی دست یافته است. برای برخی از تراشه‌های بالای ۲۸ نانومتر که در لوازم خانگی، خودرو و ارتباطات استفاده می‌شوند، چین به فرآیند تولید بالغ و پیشرفته‌ای دست یافته است و می‌تواند به طور کامل تقاضای کلی برای اکثر تراشه‌های داخلی را برآورده کند. با معرفی آمریکا طبق قانون تراشه‌ها، رقابت در فناوری تراشه بین چین و ایالات متحده شدیدتر است و ممکن است مازاد عرضه وجود داشته باشد. 2021  شاهد کاهش قابل توجه واردات چیپس چین بودیم.

تراشه پردازش شده با لیزر

لیزر مورد استفاده در پردازش تراشه‌های نیمه‌هادی

ویفرها مواد اولیه محصولات نیمه‌هادی و تراشه‌ها هستند که پس از رشد نیاز به صیقل‌کاری مکانیکی دارند. در مرحله بعد، برش ویفر، که به عنوان برش ویفر نیز شناخته می‌شود، از اهمیت بالایی برخوردار است. فناوری اولیه برش ویفر لیزری DPSS با پالس کوتاه در اروپا و ایالات متحده توسعه یافته و به بلوغ رسیده است. با افزایش قدرت لیزرهای فوق سریع، استفاده از آن به تدریج در آینده به جریان اصلی تبدیل خواهد شد، به خصوص در رویه‌هایی مانند برش ویفر، سوراخ‌کاری میکرو و آزمایش‌های بتای بسته. پتانسیل تقاضا برای تجهیزات لیزر فوق سریع نسبتاً زیاد است.

اکنون، تولیدکنندگان تجهیزات لیزری دقیقی در چین وجود دارند که می‌توانند تجهیزات شیارزنی ویفر را ارائه دهند، که می‌تواند برای شیارزنی سطحی ویفرهای ۱۲ اینچی تحت فرآیند ۲۸ نانومتری و تجهیزات برش لیزری ویفر که برای تراشه‌های حسگر MEMS، تراشه‌های حافظه و سایر زمینه‌های تولید تراشه‌های پیشرفته استفاده می‌شود، به کار رود. در سال ۲۰۲۰، یک شرکت بزرگ لیزر در شنژن، تجهیزات جداسازی لیزری را برای تحقق جداسازی برش‌های شیشه و سیلیکون توسعه داد و از این تجهیزات می‌توان برای تولید تراشه‌های نیمه‌هادی پیشرفته استفاده کرد.

برش لیزری ویفر تراشه

در اواسط سال 2022، یک شرکت لیزر در ووهان تجهیزات برش لیزری تمام اتوماتیک را عرضه کرد که با موفقیت در زمینه عملیات سطحی لیزری در زمینه تراشه‌ها به کار گرفته شد. این دستگاه از یک لیزر فمتوثانیه با دقت بالا و انرژی پالس بسیار پایین برای انجام اصلاح لیزری روی سطح مواد نیمه‌هادی در محدوده میکرون استفاده می‌کند و در نتیجه عملکرد دستگاه‌های اپتوالکترونیکی نیمه‌هادی را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد. این تجهیزات برای برش اصلاح داخلی تراشه‌های ویفر SiC، GaAs، LiTaO3 و سایر نیمه‌هادی‌های مرکب با هزینه بالا و کانال باریک (≥20um) مانند تراشه‌های سیلیکونی، تراشه‌های حسگر MEMS، تراشه‌های CMOS و غیره مناسب است. 

چین در حال مقابله با مشکلات فنی کلیدی دستگاه‌های لیتوگرافی است که تقاضا برای لیزرهای اگزایمر و لیزرهای فرابنفش شدید مرتبط با استفاده از دستگاه‌های لیتوگرافی را افزایش می‌دهد، اما تحقیقات کمی در این زمینه قبلاً در چین انجام شده است.

سرهای پردازش لیزری دقیق برای تراشه‌های رده بالا ممکن است موج بعدی تب و تاب باشند

با توجه به ضعف صنعت تراشه‌های نیمه‌هادی چین در گذشته، تحقیقات و کاربردهای کمی در مورد تراشه‌های پردازش لیزری وجود داشت، که در ابتدا در مونتاژ نهایی محصولات الکترونیکی مصرفی پایین‌دستی مورد استفاده قرار می‌گرفتند. در آینده، بازار اصلی پردازش لیزری دقیق در چین به تدریج از پردازش قطعات الکترونیکی عمومی به سمت مواد بالادستی و اجزای کلیدی، به ویژه تهیه مواد نیمه‌هادی، زیست‌پزشکی و مواد پلیمری، حرکت خواهد کرد.

فرآیندهای کاربرد لیزر در صنعت تراشه‌های نیمه‌هادی بیشتر و بیشتر توسعه خواهند یافت. برای محصولات تراشه با دقت بالا، پردازش نوری غیر تماسی مناسب‌ترین روش است. با توجه به تقاضای زیاد برای تراشه‌ها، صنعت تراشه به احتمال زیاد در دور بعدی تقاضا برای تجهیزات پردازش لیزری دقیق نقش خواهد داشت.