प्रेसिजन लेजर प्रोसेसिंग में अगली तेजी का दौर कहाँ देखने को मिलेगा?

कुछ समय पहले ही, Apple Inc. ने आधिकारिक तौर पर iPhone 14 की नई पीढ़ी के लॉन्च की घोषणा की, जो हर साल एक अपडेट जारी करने की परंपरा को बरकरार रखता है। कई उपयोगकर्ता यह देखकर हैरान हैं कि "iPhone 14वीं पीढ़ी तक पहुँच गया है"। और इसने चीनी बाज़ार में तेज़ी से 10 लाख से अधिक ऑनलाइन बुकिंग हासिल कर लीं। iPhone अभी भी युवाओं के बीच लोकप्रिय है।

स्मार्टफ़ोन ने सटीक लेज़र प्रोसेसिंग की मांग के पहले दौर की शुरुआत की।

एक दशक से भी पहले, जब स्मार्टफोन लॉन्च ही हुए थे, औद्योगिक लेजर प्रोसेसिंग तकनीक अभी भी शुरुआती दौर में थी। फाइबर लेजर और अल्ट्राफास्ट लेजर चीनी बाजार में बिल्कुल नई तकनीकें थीं, सटीक लेजर प्रोसेसिंग की तो बात ही छोड़िए। 2011 से, चीन में कम लागत वाली सटीक लेजर मार्किंग का उपयोग धीरे-धीरे शुरू हो गया है। उस समय, कम शक्ति वाले सॉलिड पल्स ग्रीन लेजर और अल्ट्रावायलेट लेजर पर चर्चा हो रही थी। और अब, अल्ट्राफास्ट लेजर का व्यावसायिक उपयोग धीरे-धीरे बढ़ रहा है, और अल्ट्राफास्ट सटीक लेजर प्रोसेसिंग की चर्चा हो रही है।

स्मार्टफोन के विकास के कारण ही सटीक लेजर प्रोसेसिंग का व्यापक उपयोग हो रहा है। कैमरा स्लाइड, फिंगरप्रिंट मॉड्यूल, होम बटन, कैमरा ब्लाइंड होल और मोबाइल फोन पैनल की अनियमित आकार की कटिंग आदि के उत्पादन में अल्ट्राफास्ट लेजर प्रेसिजन कटिंग की तकनीकी प्रगति का लाभ मिल रहा है। चीन की प्रमुख लेजर प्रेसिजन प्रोसेसिंग निर्माताओं का प्रेसिजन प्रोसेसिंग व्यवसाय उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स से जुड़ा है। यानी, प्रेसिजन लेजर प्रोसेसिंग में आई तेजी का पिछला दौर उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, विशेष रूप से स्मार्टफोन और डिस्प्ले पैनल के कारण ही संभव हो पाया है।

लेजर पैनल कटिंग

2021 से, स्मार्टफोन, पहनने योग्य रिस्टबैंड और डिस्प्ले पैनल जैसे उपभोक्ता उत्पादों की मांग में गिरावट देखी गई है, जिससे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स प्रोसेसिंग उपकरणों की मांग कमजोर हुई है और इसके विकास पर दबाव बढ़ा है। तो क्या नया iPhone 14 प्रोसेसिंग में एक नए उछाल की शुरुआत कर सकता है? लेकिन मौजूदा रुझान को देखते हुए कि लोग नया फोन खरीदने के लिए कम इच्छुक हैं, यह लगभग निश्चित है कि स्मार्टफोन बाजार की मांग में नई वृद्धि में योगदान नहीं दे पाएंगे। कुछ साल पहले लोकप्रिय रहे 5G और फोल्डेबल फोन केवल आंशिक रूप से इनकी जगह ले सकते हैं। तो, सटीक लेजर प्रोसेसिंग में मांग में अगली उछाल कहां से आ सकती है?

चीन के सेमीकंडक्टर और चिप उद्योग का उदय

चीन एक विश्वव्यापी कारखाना है। 2020 में, चीन के विनिर्माण उद्योग का मूल्यवर्धन विश्व के कुल मूल्यवर्धन का 28.5% था। चीन का विशाल विनिर्माण उद्योग ही लेजर प्रसंस्करण और विनिर्माण के लिए अपार बाजार क्षमता प्रदान करता है। हालांकि, प्रारंभिक चरण में चीन के विनिर्माण उद्योग में तकनीकी विकास की कमी है और इनमें से अधिकांश उद्योग मध्यम और निम्न श्रेणी के हैं। पिछले दशक में मशीनरी, परिवहन, ऊर्जा, समुद्री इंजीनियरिंग, एयरोस्पेस, विनिर्माण उपकरण आदि क्षेत्रों में लेजर और लेजर उपकरणों के विकास सहित काफी प्रगति हुई है, जिससे अंतरराष्ट्रीय उन्नत स्तर से अंतर काफी कम हो गया है।

सेमीकंडक्टर इंडस्ट्री एसोसिएशन के आंकड़ों के अनुसार, चीन दुनिया का सबसे तेजी से निर्माण करने वाला फैब निर्माता है, जहां परिपक्व प्रक्रियाओं पर केंद्रित 31 बड़े फैब 2024 के अंत तक पूरे होने की उम्मीद है; यह गति ताइवान, चीन में इसी अवधि के दौरान चालू होने वाले 19 फैबों और संयुक्त राज्य अमेरिका में अपेक्षित 12 फैबों की तुलना में कहीं अधिक है।

कुछ समय पहले ही चीन ने घोषणा की थी कि शंघाई एकीकृत सर्किट उद्योग ने 14nm चिप प्रक्रिया में सफलता प्राप्त कर ली है और बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू कर दिया है। घरेलू उपकरणों, ऑटोमोबाइल और संचार में उपयोग होने वाली 28nm से ऊपर की कुछ चिप्स के लिए, चीन के पास अत्यधिक विकसित उत्पादन प्रक्रिया है और वह अधिकांश चिप्स की कुल मांग को आंतरिक रूप से पूरा कर सकता है। अमेरिकी CHIPS अधिनियम के लागू होने के साथ, चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका के बीच चिप प्रौद्योगिकी प्रतिस्पर्धा और भी तीव्र हो गई है, जिससे आपूर्ति में अधिशेष की स्थिति उत्पन्न हो सकती है। 2021 में चीन के चिप आयात में उल्लेखनीय गिरावट देखी गई।

लेजर द्वारा संसाधित चिप

सेमीकंडक्टर चिप्स की प्रोसेसिंग में प्रयुक्त लेजर

वेफर अर्धचालक उत्पादों और चिप्स की मूल सामग्री हैं, जिन्हें निर्माण के बाद यांत्रिक रूप से पॉलिश करने की आवश्यकता होती है। बाद के चरण में, वेफर कटिंग, जिसे वेफर डाइसिंग भी कहा जाता है, का बहुत महत्व है। प्रारंभिक लघु-पल्स DPSS लेजर वेफर कटिंग तकनीक यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका में विकसित और परिपक्व हो चुकी है। अल्ट्राफास्ट लेजरों की शक्ति बढ़ने के साथ, भविष्य में इसका उपयोग धीरे-धीरे मुख्यधारा बन जाएगा, विशेष रूप से वेफर कटिंग, माइक्रो-ड्रिलिंग होल और क्लोज्ड बीटा परीक्षण जैसी प्रक्रियाओं में। अल्ट्राफास्ट लेजर उपकरणों की मांग की संभावना अपेक्षाकृत अधिक है।

अब, चीन में ऐसे सटीक लेजर उपकरण निर्माता मौजूद हैं जो वेफर स्लॉटिंग उपकरण प्रदान कर सकते हैं, जिनका उपयोग 28nm प्रक्रिया के तहत 12-इंच वेफर्स की सतह स्लॉटिंग के लिए किया जा सकता है, और लेजर वेफर क्रिप्टो कटिंग उपकरण भी उपलब्ध करा सकते हैं जिनका उपयोग MEMS सेंसर चिप्स, मेमोरी चिप्स और अन्य उच्च-स्तरीय चिप निर्माण क्षेत्रों में किया जाता है। 2020 में, शेन्ज़ेन स्थित एक बड़े लेजर उद्यम ने ग्लास और सिलिकॉन स्लाइस को अलग करने के लिए लेजर डीबॉन्डिंग उपकरण विकसित किया, और इस उपकरण का उपयोग उच्च-स्तरीय सेमीकंडक्टर चिप्स के उत्पादन में किया जा सकता है।

लेजर कटिंग चिप वेफर

2022 के मध्य में, वुहान स्थित एक लेजर कंपनी ने पूर्णतः स्वचालित लेजर-संशोधित कटिंग उपकरण का अनावरण किया, जिसका उपयोग चिप्स के क्षेत्र में लेजर सतह उपचार में सफलतापूर्वक किया गया। यह उपकरण उच्च परिशुद्धता वाले फेमटोसेकंड लेजर और अत्यंत कम पल्स ऊर्जा का उपयोग करके माइक्रोन रेंज में अर्धचालक पदार्थों की सतह पर लेजर संशोधन करता है, जिससे अर्धचालक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रदर्शन में काफी सुधार होता है। यह उपकरण उच्च लागत वाले, संकीर्ण चैनल (≥20um) वाले यौगिक अर्धचालक SiC, GaAs, LiTaO3 और अन्य वेफर चिप्स के आंतरिक संशोधन कटिंग के लिए उपयुक्त है, जैसे कि सिलिकॉन चिप्स, MEMS सेंसर चिप्स, CMOS चिप्स आदि।

चीन लिथोग्राफी मशीनों की प्रमुख तकनीकी समस्याओं का समाधान कर रहा है, जिससे लिथोग्राफी मशीनों के उपयोग से संबंधित एक्सिमर लेजर और अत्यधिक पराबैंगनी लेजर की मांग बढ़ेगी, लेकिन चीन में इस क्षेत्र में पहले बहुत कम शोध हुआ है।

उच्च श्रेणी के चिप्स के लिए सटीक लेजर प्रोसेसिंग हेड अगली पीढ़ी का नया चलन बन सकते हैं।

चीन के अर्धचालक चिप उद्योग की पूर्व में कमजोरी के कारण, लेजर प्रसंस्करण चिप्स पर अनुसंधान और अनुप्रयोग सीमित थे, जिनका उपयोग आरंभ में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के अंतिम चरण के संयोजन में किया जाता था। भविष्य में, चीन में सटीक लेजर प्रसंस्करण का मुख्य बाजार धीरे-धीरे सामान्य इलेक्ट्रॉनिक पुर्जों के प्रसंस्करण से हटकर उच्च गुणवत्ता वाले कच्चे माल और प्रमुख घटकों, विशेष रूप से अर्धचालक सामग्री, जैव चिकित्सा और पॉलिमर सामग्री के निर्माण की ओर अग्रसर होगा।

सेमीकंडक्टर चिप उद्योग में लेजर अनुप्रयोग प्रक्रियाओं का विकास लगातार बढ़ता जा रहा है। उच्च परिशुद्धता वाले चिप उत्पादों के लिए, गैर-संपर्क ऑप्टिकल प्रसंस्करण सबसे उपयुक्त विधि है। चिप्स की भारी मांग को देखते हुए, चिप उद्योग द्वारा परिशुद्धता लेजर प्रसंस्करण उपकरणों की मांग में अगली पीढ़ी का योगदान देने की प्रबल संभावना है।