Missä on seuraava tarkkuuslaserkäsittelyn nousukausi?

Apple Inc. ilmoitti hiljattain virallisesti uuden sukupolven iPhone 14:n julkaisusta ja jatkoi tapaansa julkaista yksi päivitys vuodessa. Monet käyttäjät ovat järkyttyneitä siitä, että "iPhone on kehittynyt 14. sukupolveen". Ja se voitti nopeasti yli miljoona verkkovarausta Kiinan markkinoilla. iPhone on edelleen suosittu nuorten keskuudessa.

Älypuhelimet käynnistivät ensimmäisen kierroksen tarkkuuslaserkäsittelyn kysynnässä

Yli kymmenen vuotta sitten, kun älypuhelimet olivat vasta lanseerattuina, teollinen laserkäsittelyteknologia oli vielä alhaisella tasolla. Kuitulaser ja ultranopea laser olivat uusia ja tyhjiä asioita Kiinan markkinoilla, puhumattakaan tarkkuuslaserkäsittelystä. Vuodesta 2011 lähtien Kiinassa on vähitellen alettu soveltaa halpoja tarkkuuslasermerkintöjä. Tuolloin keskusteltiin pienitehoisesta kiinteän pulssin vihreästä laserista ja ultraviolettilaserista. Ja nyt ultranopeaa laseria on vähitellen käytetty kaupallisiin tarkoituksiin, ja ultranopeasta tarkkuuslaserkäsittelystä keskustellaan.

Tarkkuuslaserkäsittelyn massakäyttö on pitkälti älypuhelinten kehityksen vetämää. Kameralaserlevyjen, sormenjälkimoduulien, HOME-näppäinten, kameran sokkoaukkojen ja matkapuhelinten paneelien epäsäännöllisen muotoisten leikkausten tuotanto hyötyy kaikki erittäin nopean laserleikkauksen teknologisesta läpimurrosta. Kiinalaisten tärkeimpien lasertarkkuuskäsittelyvalmistajien tarkkuuskäsittelyliiketoiminta on peräisin kulutuselektroniikasta. Toisin sanoen tarkkuuslaserkäsittelyn viimeisimmän nousukauden moottorina ovat kulutuselektroniikka, erityisesti älypuhelimet ja näyttöpaneelit.

Laserpaneelien leikkaus

Vuodesta 2021 lähtien kuluttajatuotteiden, kuten älypuhelimien, puettavien rannekkeiden ja näyttöpaneelien, kysyntä on laskenut, mikä on johtanut kuluttajaelektroniikan prosessointilaitteiden kysynnän heikkenemiseen ja kasvupaineisiin. Voiko uusi iPhone 14 siis käynnistää uuden prosessointibuumin? Mutta nykyisen trendin perusteella, että ihmiset ovat vähemmän halukkaita ostamaan uusia puhelimia, on lähes varmaa, että älypuhelimet eivät voi edistää markkinoiden kysynnän uutta kasvua. Muutama vuosi sitten suositut 5G- ja taittopuhelimet voivat vain osittain korvata varastot. Missä siis seuraava tarkkuuslaserprosessoinnin kysynnän kasvu voi olla?

Kiinan puolijohde- ja siruteollisuuden nousu

Kiina on todellinen maailmanlaajuinen tehdas. Vuonna 2020 Kiinan valmistusteollisuuden lisäarvo oli 28,5 % maailmanmarkkinoista. Kiinan valtava valmistusteollisuus tuo mukanaan valtavan markkinapotentiaalin laserkäsittelylle ja -valmistukselle. Kiinan valmistusteollisuudella on kuitenkin heikko tekninen kertymä alkuvaiheessa, ja suurin osa siitä on keski- ja alemman hintaluokan teollisuutta. Viimeisen vuosikymmenen aikana on nähty suurta edistystä koneissa, liikenteessä, energiassa, meritekniikassa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, valmistuslaitteissa jne., mukaan lukien lasereiden ja laserlaitteiden kehitys, mikä on kaventanut huomattavasti kuilua kansainväliseen edistyneeseen tasoon.

Puolijohdeteollisuusyhdistyksen tilastojen mukaan Manner-Kiina on maailman nopein tehtaiden rakentaja, ja vuoden 2024 loppuun mennessä odotetaan valmistuvan 31 suurta, kypsään prosessiin keskittyvää tehdasta. Nopeus on huomattavasti suurempi kuin Taiwanissa, Kiinassa samaan aikaan suunnitellut 19 tehdasta ja Yhdysvalloissa odotettavissa olevat 12 tehdasta.

Kiina ilmoitti hiljattain, että Shanghain integroitujen piirien teollisuus on murtautunut 14 nm:n siruprosessin läpi ja saavuttanut tietyn massatuotannon mittakaavan. Joidenkin kodinkoneissa, autoissa ja tietoliikenteessä käytettyjen yli 28 nm:n sirujen osalta Kiina ylpeilee ylikypsällä tuotantoprosessilla ja pystyy täydellisesti vastaamaan useimpien sirujen kokonaiskysyntään kotimaassa. Yhdysvaltain CHIPS-lain käyttöönoton myötä Kiinan ja Yhdysvaltojen välinen siruteknologiakilpailu on kiristynyt, ja tarjonnassa voi olla ylitarjontaa. Vuonna 2021 Kiinan sirujen tuonti laski merkittävästi.

Laserilla käsitelty siru

Puolijohdesirujen prosessoinnissa käytetty laser

Kiekot ovat puolijohdetuotteiden ja sirujen perusmateriaaleja, jotka on kasvatuksen jälkeen kiillotettava mekaanisesti. Myöhemmässä vaiheessa kiekkojen leikkaaminen, joka tunnetaan myös kiekkojen kuutiointina, on erittäin tärkeää. Varhainen lyhytpulssiinen DPSS-laserleikkausteknologia on kehitetty ja kypsytetty Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Ultranopeiden lasereiden tehon kasvaessa niiden käyttö tulee vähitellen yleistymään tulevaisuudessa, erityisesti esimerkiksi kiekkojen leikkauksessa, mikroreikien porauksessa ja suljetuissa beta-testeissä. Ultranopeiden laserlaitteiden kysyntäpotentiaali on suhteellisen suuri.

Kiinassa on nykyään tarkkuuslaserlaitteiden valmistajia, jotka voivat tarjota kiekkojen urituslaitteita, joita voidaan käyttää 12-tuumaisten kiekkojen pinnan uritukseen 28 nm:n prosessilla, sekä laserkiekkojen kryptoleikkauslaitteita, joita voidaan käyttää MEMS-anturisirujen, muistisirujen ja muiden huippuluokan sirujen valmistuksessa. Vuonna 2020 suuri laseryritys Shenzhenissä kehitti laserirrotuslaitteen lasin ja piisirujen erottamiseksi, ja laitteita voidaan käyttää huippuluokan puolijohdesirujen valmistukseen.

Laserleikkaus siru kiekko

Vuoden 2022 puolivälissä Wuhanissa toimiva laseryritys esitteli täysautomaattisen lasermuokattavan leikkauslaitteen, jota sovellettiin menestyksekkäästi laserpintakäsittelyyn sirujen alalla. Laite käyttää erittäin tarkkaa femtosekuntilaseria ja erittäin matalaa pulssienergiaa puolijohdemateriaalien pinnan lasermuokkaukseen mikronialueella, mikä parantaa huomattavasti puolijohdeoptoelektronisten laitteiden suorituskykyä. Laite soveltuu kalliiden, kapeakanavaisten (≥20 µm) yhdistepuolijohteiden, kuten SiC:n, GaAs:n, LiTaO3:n ja muiden kiekkosirujen, sisäisen modifioinnin leikkaamiseen, kuten piisirujen, MEMS-anturisirujen, CMOS-sirujen jne.

Kiina ratkaisee litografiakoneiden keskeisiä teknisiä ongelmia, jotka lisäävät litografiakoneiden käyttöön liittyvien eksimeerilasereiden ja äärimmäisen ultravioletin lasereiden kysyntää, mutta tällä alalla on aiemmin tehty vain vähän tutkimusta Kiinassa.

Tarkkuuslaserkäsittelypäät huippuluokan laitteille ja siruille voivat olla seuraava villitysaalto

Kiinan puolijohdeteollisuuden aiemman heikkouden vuoksi laserkäsittelysiruja tutkittiin ja sovellettiin vain vähän. Niitä käytettiin alun perin kuluttajaelektroniikan loppupään kokoonpanossa. Tulevaisuudessa tarkkuuslaserkäsittelyn päämarkkinat Kiinassa siirtyvät vähitellen yleisten elektronisten osien käsittelystä ylävirran materiaaleihin ja avainkomponentteihin, erityisesti puolijohdemateriaalien, biolääketieteen ja polymeerimateriaalien valmistukseen.

Puolijohdepiiriteollisuudessa kehitetään yhä enemmän lasersovellusprosesseja. Tarkkojen sirutuotteiden valmistukseen sopivin menetelmä on kosketukseton optinen käsittely. Sirujen valtavan kysynnän vuoksi siruteollisuus todennäköisesti lisää tarkkuuslaserkäsittelylaitteiden kysyntää seuraavalla kierroksella.