Gdje je sljedeći procvat u preciznoj laserskoj obradi?

Ne tako davno, Apple Inc. službeno je najavio izlazak nove generacije iPhonea 14, zadržavajući naviku jednog ažuriranja godišnje. Mnogi korisnici su šokirani što se "iPhone razvio do 14. generacije". I brzo je osvojio preko milijun online rezervacija na kineskom tržištu. iPhone je i dalje popularan među mladima.

Pametni telefoni pokrenuli su prvu rundu potražnje za preciznom laserskom obradom

Prije više od desetljeća, kada su pametni telefoni tek lansirani, industrijska tehnologija laserske obrade još je uvijek bila na niskoj razini. Vlaknasti laser i ultrabrzi laser bili su novi i prazni na kineskom tržištu, a da ne kažemo precizna laserska obrada. Od 2011. godine, u Kini se postupno primjenjuje lasersko označavanje niske preciznosti. U to vrijeme raspravljalo se o zelenom laseru male snage s čvrstim impulsom i ultraljubičastom laseru. A sada se ultrabrzi laser postupno koristi u komercijalne svrhe, a govori se i o ultrabrzoj preciznoj laserskoj obradi.

Masovna primjena precizne laserske obrade uvelike je potaknuta razvojem pametnih telefona. Proizvodnja slajdova za kamere, modula za otiske prstiju, HOME tipki, slijepih rupa za kamere i nepravilnog izrezivanja ploča mobilnih telefona itd., sve ima koristi od tehnološkog proboja ultrabrzog laserskog preciznog rezanja. Poslovanje precizne obrade glavnih kineskih proizvođača laserske precizne obrade je iz područja potrošačke elektronike. To jest, posljednji krug procvata precizne laserske obrade pokreće potrošačka elektronika, posebno pametni telefoni i zasloni.

Lasersko rezanje panela

Od 2021. godine, potrošački proizvodi poput pametnih telefona, nosivih narukvica i zaslonskih panela pokazuju silazni trend, što dovodi do slabije potražnje za opremom za obradu potrošačke elektronike i većeg pritiska na njezin rast. Može li novi iPhone 14 pokrenuti novi krug procvata procesorske tehnologije? No, sudeći po trenutnom trendu da su ljudi manje spremni kupiti novi telefon, gotovo je sigurno da pametni telefoni ne mogu doprinijeti novom rastu potražnje na tržištu. 5G i sklopivi telefoni koji su bili popularni prije nekoliko godina mogu donijeti samo djelomičnu zamjenu zaliha. Dakle, gdje bi mogao biti sljedeći val porasta potražnje za preciznom laserskom obradom?

Uspon kineske industrije poluvodiča i čipova

Kina je prava svjetska tvornica. U 2020. godini, dodana vrijednost kineske prerađivačke industrije čini 28,5% svjetskog udjela. Upravo je kineska ogromna proizvodna industrija ta koja donosi ogroman tržišni potencijal za lasersku obradu i proizvodnju. Međutim, kineska prerađivačka industrija ima slabu tehničku akumulaciju u ranoj fazi, a većina njih su industrije srednjeg i nižeg ranga. U proteklom desetljeću postignut je veliki napredak u strojarstvu, prometu, energetici, brodskom inženjerstvu, zrakoplovstvu, proizvodnoj opremi itd., uključujući razvoj lasera i laserske opreme, što je uvelike smanjilo jaz s međunarodnom naprednom razinom.

Prema statistikama Udruženja poluvodičke industrije, kontinentalna Kina je najbrži graditelj tvornica na svijetu, s 31 velikom tvornicom usmjerenom na zrele procese koji bi trebali biti dovršeni do kraja 2024.; brzina je znatno premašila 19 tvornica koje bi trebale biti puštene u rad u Tajvanu u Kini u istom razdoblju, kao i 12 tvornica koje se očekuju u Sjedinjenim Državama.

Nedavno je Kina objavila da je industrija integriranih krugova u Šangaju probila 14nm proces proizvodnje čipova i postigla određenu razinu masovne proizvodnje. Za neke od čipova iznad 28nm koji se koriste u kućanskim aparatima, automobilima i komunikacijama, Kina se može pohvaliti izuzetno zrelim proizvodnim procesom i može savršeno zadovoljiti ukupnu potražnju za većinom čipova unutar zemlje. Uvođenjem SAD-a Zakonom o čipovima, konkurencija u tehnologiji čipova između Kine i Sjedinjenih Država je intenzivnija i može postojati višak ponude. 2021  svjedočio je značajnom padu uvoza čipsa u Kinu.

Laserski obrađeni čip

Laser koji se koristi u obradi poluvodičkih čipova

Pločice su osnovni materijali poluvodičkih proizvoda i čipova, koje je nakon rasta potrebno mehanički polirati. U kasnijoj fazi, rezanje oblatne, poznato i kao kockice oblatne, od velike je važnosti. Rana tehnologija kratkopulsnog DPSS laserskog rezanja pločica razvijena je i sazrela u Europi i Sjedinjenim Državama. Kako se snaga ultrabrzih lasera povećava, njihova upotreba će postupno postati glavna u budućnosti, posebno u postupcima poput rezanja pločica, mikrobušenja rupa i zatvorenih beta testova. Potencijal potražnje za ultrabrzom laserskom opremom je relativno velik.

Sada u Kini postoje proizvođači precizne laserske opreme koji mogu isporučiti opremu za urezivanje pločica, koja se može primijeniti na površinsko urezivanje 12-inčnih pločica 28nm postupkom, te opremu za lasersko kripto rezanje pločica koja se primjenjuje na MEMS senzorske čipove, memorijske čipove i druga područja proizvodnje vrhunskih čipova. Godine 2020., veliko lasersko poduzeće u Shenzhenu razvilo je opremu za lasersko odvajanje kako bi se ostvarilo odvajanje staklenih i silicijskih kriški, a oprema se može koristiti za proizvodnju vrhunskih poluvodičkih čipova.

Lasersko rezanje čipa pločice

Sredinom 2022. godine, lasersko poduzeće u Wuhanu predstavilo je potpuno automatsku laserski modificiranu opremu za rezanje, koja je uspješno primijenjena za lasersku površinsku obradu u području čipova. Uređaj koristi visokoprecizni femtosekundni laser i izuzetno nisku energiju impulsa za lasersku modifikaciju površine poluvodičkih materijala u mikronskom rasponu, čime se uvelike poboljšavaju performanse poluvodičkih optoelektroničkih uređaja. Oprema je prikladna za rezanje skupih, uskokanalnih (≥20um) složenih poluvodičkih SiC, GaAs, LiTaO3 i drugih pločica, uključujući unutarnju modifikaciju čipova, kao što su silicijski čipovi, MEMS senzorski čipovi, CMOS čipovi itd. 

Kina se bavi ključnim tehničkim problemima litografskih strojeva, što će potaknuti potražnju za eksimerskim laserima i ekstremnim ultraljubičastim laserima povezanim s korištenjem litografskih strojeva, ali u Kini je do sada provedeno malo istraživanja na tom području.

Precizne laserske glave za obradu vrhunskih proizvoda i čipova mogle bi postati sljedeći val trenda

Zbog slabosti kineske industrije poluvodičkih čipova u prošlosti, bilo je malo istraživanja i primjena čipova za lasersku obradu, koji su se prvo koristili u montaži terminala nizvodnih potrošačkih elektroničkih proizvoda. U budućnosti će se glavno tržište za preciznu lasersku obradu u Kini postupno pomicati s obrade općih elektroničkih dijelova na uzvodne materijale i ključne komponente, posebno na pripremu poluvodičkih materijala, biomedicinskih i polimernih materijala.

Razvijat će se sve više i više procesa primjene lasera u industriji poluvodičkih čipova. Za visokoprecizne čipove, beskontaktna optička obrada je najprikladnija metoda. S obzirom na ogromnu potražnju za čipovima, industrija čipova vrlo je vjerojatno da će doprinijeti sljedećem krugu potražnje za preciznom opremom za lasersku obradu.