Où se situera la prochaine phase de croissance dans le domaine du traitement laser de précision ?

Il y a peu, Apple a annoncé officiellement la sortie de l'iPhone 14, perpétuant ainsi sa tradition d'une mise à jour annuelle. Nombre d'utilisateurs ont été surpris de voir l'iPhone passer à la 14e génération. Plus d'un million de précommandes ont rapidement été enregistrées sur le marché chinois. L'iPhone reste très populaire auprès des jeunes.

Les smartphones ont déclenché la première vague de demande en matière de traitement laser de précision.

Il y a plus de dix ans, au moment du lancement des smartphones, la technologie de traitement laser industriel était encore balbutiante. Les lasers à fibre et les lasers ultrarapides étaient des technologies nouvelles et inexistantes sur le marché chinois, sans parler du traitement laser de précision. Depuis 2011, le marquage laser de précision à bas prix s'est progressivement implanté en Chine. À cette époque, on s'intéressait aux lasers verts à impulsions solides de faible puissance et aux lasers ultraviolets. Aujourd'hui, les lasers ultrarapides sont progressivement utilisés à des fins commerciales, et le traitement laser de précision ultrarapide fait l'objet de discussions.

L'essor du traitement laser de précision à grande échelle est largement impulsé par le développement des smartphones. La production de glissières d'appareil photo, de modules d'empreintes digitales, de boutons d'accueil, de trous borgnes pour l'appareil photo et la découpe de formes irrégulières sur les écrans de téléphones portables, entre autres, bénéficient toutes des avancées technologiques réalisées grâce à la découpe laser ultrarapide de précision. L'activité principale des fabricants chinois de systèmes de traitement laser de précision est axée sur l'électronique grand public. Autrement dit, le dernier essor du traitement laser de précision a été porté par l'électronique grand public, et plus particulièrement par les smartphones et les écrans.

Découpe de panneaux au laser

Depuis 2021, les produits grand public tels que les smartphones, les bracelets connectés et les écrans connaissent une baisse de leur demande, ce qui a entraîné un ralentissement de la demande en équipements de traitement pour l'électronique grand public et une pression accrue sur la croissance du secteur. Le nouvel iPhone 14 peut-il alors relancer le marché de la fabrication de nouveaux téléphones ? Cependant, compte tenu de la tendance actuelle à la baisse des achats de nouveaux téléphones, il est presque certain que les smartphones ne contribueront pas à la croissance de la demande. La 5G et les téléphones pliables, populaires il y a quelques années, ne peuvent assurer qu'un renouvellement partiel des stocks. Dès lors, où se situera le prochain pic de demande en usinage laser de précision ?

L'essor de l'industrie chinoise des semi-conducteurs et des puces

La Chine est une véritable usine du monde. En 2020, la valeur ajoutée de son industrie manufacturière représentait 28,5 % de la valeur ajoutée mondiale. Cette immense industrie offre un potentiel de marché considérable pour le traitement et la fabrication laser. Cependant, son industrie manufacturière souffre d'un faible niveau d'accumulation technologique à ses débuts, et la plupart de ses activités se situent sur des segments moyens et bas de gamme. La dernière décennie a été marquée par des progrès considérables dans les domaines de la mécanique, des transports, de l'énergie, du génie maritime, de l'aérospatiale, des équipements de production, etc., notamment grâce au développement des lasers et des équipements laser, réduisant ainsi significativement l'écart avec les standards internationaux.

Selon les statistiques de la Semiconductor Industry Association, la Chine continentale est le pays qui construit le plus rapidement des usines de fabrication de semi-conducteurs au monde, avec 31 grandes usines axées sur des procédés matures qui devraient être achevées d'ici fin 2024 ; cette vitesse dépasse largement celle des 19 usines qui devraient être mises en service à Taïwan, en Chine, au cours de la même période, ainsi que celle des 12 usines attendues aux États-Unis.

Il y a peu, la Chine a annoncé que l'industrie des circuits intégrés de Shanghai avait franchi une étape décisive dans la fabrication de puces de 14 nm et atteint une certaine échelle de production de masse. Pour certaines puces de plus de 28 nm utilisées dans l'électroménager, l'automobile et les communications, la Chine dispose d'un processus de production extrêmement mature et peut parfaitement satisfaire la demande globale pour la plupart de ces puces. Avec l'adoption du CHIPS Act américain, la concurrence technologique entre la Chine et les États-Unis dans le domaine des semi-conducteurs s'est intensifiée, et un excédent d'offre est possible. En 2021, les importations chinoises de puces ont connu une baisse significative.

Puce traitée au laser

Le laser utilisé dans le traitement des puces semi-conductrices

Les plaquettes de silicium constituent la matière première des semi-conducteurs et des puces. Après leur croissance, elles doivent être polies mécaniquement. La découpe des plaquettes, également appelée découpage en tranches, est une étape cruciale. La technologie de découpe laser DPSS à impulsions courtes a été développée et maîtrisée en Europe et aux États-Unis. Avec l'augmentation de la puissance des lasers ultrarapides, leur utilisation se généralisera progressivement, notamment pour des procédés tels que la découpe de plaquettes, le micro-perçage et les tests bêta fermés. Le potentiel de la demande en équipements laser ultrarapides est donc considérable.

Il existe aujourd'hui en Chine des fabricants d'équipements laser de précision capables de fournir des machines de rainurage de plaquettes, applicables au rainurage de surface de plaquettes de 12 pouces sous un procédé de 28 nm, ainsi que des machines de découpe laser de plaquettes pour la fabrication de puces MEMS, de puces mémoire et d'autres puces haut de gamme. En 2020, une grande entreprise laser de Shenzhen a développé une machine de décollement laser permettant la séparation de tranches de verre et de silicium, utilisable pour la production de puces semi-conductrices haut de gamme.

Plaquette de découpe laser

À la mi-2022, une entreprise de Wuhan spécialisée dans les lasers a lancé un équipement de découpe entièrement automatisé pour la modification laser, appliqué avec succès au traitement de surface laser dans le domaine des puces. Ce dispositif utilise un laser femtoseconde de haute précision et une énergie d'impulsion extrêmement faible pour réaliser une modification laser de la surface des matériaux semi-conducteurs à l'échelle micrométrique, améliorant ainsi considérablement les performances des dispositifs optoélectroniques à semi-conducteurs. Cet équipement est adapté à la découpe pour modification interne de puces à semi-conducteurs composés (SiC, GaAs, LiTaO3, etc.) à canal étroit (≥ 20 µm), notamment pour les puces de silicium, les puces de capteurs MEMS et les puces CMOS.

La Chine s'attaque aux principaux problèmes techniques des machines de lithographie, ce qui stimulera la demande de lasers excimères et de lasers ultraviolets extrêmes liés à l'utilisation de ces machines, mais peu de recherches ont été menées auparavant dans ce domaine en Chine.

Les têtes de traitement laser de précision pour les puces et les composants haut de gamme pourraient bien devenir la prochaine tendance.

En raison de la faiblesse passée de l'industrie chinoise des semi-conducteurs, la recherche et les applications concernant les puces traitées au laser étaient limitées. Ces puces étaient initialement utilisées pour l'assemblage final des produits électroniques grand public. À l'avenir, le principal marché du traitement laser de précision en Chine évoluera progressivement du traitement des composants électroniques courants vers la production de matériaux et de composants clés, notamment pour les semi-conducteurs, le biomédical et les polymères.

L'utilisation des lasers dans l'industrie des semi-conducteurs va se développer de plus en plus. Pour les puces de haute précision, le traitement optique sans contact est la méthode la plus adaptée. Face à la forte demande de puces, l'industrie des semi-conducteurs contribuera très probablement à la prochaine vague de demande en équipements de traitement laser de précision.