Որտե՞ղ է ճշգրիտ լազերային մշակման հաջորդ փուլը։

Ոչ այնքան վաղուց, Apple Inc. պաշտոնապես հայտարարեց iPhone 14-ի նոր սերնդի թողարկման մասին՝ պահպանելով տարեկան մեկ թարմացման սովորությունը։ Շատ օգտատերեր ապշած են, որ «iPhone-ը զարգացել է մինչև 14-րդ սերունդ»։ Եվ այն արագորեն 1 միլիոնից ավելի առցանց ամրագրումներ ստացավ չինական շուկայում։ iPhone-ը դեռևս մեծ ժողովրդականություն է վայելում երիտասարդների շրջանում։

Սմարթֆոնները բարձրացրին ճշգրիտ լազերային մշակման պահանջարկը

Ավելի քան մեկ տասնամյակ առաջ, երբ սմարթֆոնները նոր էին թողարկվում, արդյունաբերական լազերային մշակման տեխնոլոգիան դեռևս ցածր մակարդակի վրա էր։ Օպտիկամանրաթելային լազերը և գերարագ լազերը չինական շուկայում նոր և դատարկ բաներ էին, առանց բարձր ճշգրտության լազերային մշակման։ 2011 թվականից ի վեր Չինաստանում աստիճանաբար կիրառվում է ցածր ճշգրտության լազերային նշագրումը։ Այդ ժամանակ քննարկվում էին փոքր հզորության պինդ իմպուլսային կանաչ լազերը և ուլտրամանուշակագույն լազերը։ Եվ այժմ, գերարագ լազերը աստիճանաբար օգտագործվում է առևտրային նպատակներով, և խոսվում է գերարագ ճշգրիտ լազերային մշակման մասին։

Ճշգրիտ լազերային մշակման զանգվածային կիրառումը մեծապես պայմանավորված է սմարթֆոնների զարգացմամբ։ Տեսախցիկի սլայդների, մատնահետքի մոդուլների, HOME ստեղների, տեսախցիկի վարագույրների անցքերի, բջջային հեռախոսների վահանակների անկանոն ձևի կտրման և այլնի արտադրությունը բոլորն էլ օգտվում են գերարագ լազերային ճշգրիտ կտրման տեխնոլոգիական առաջընթացից։ Չինական հիմնական լազերային ճշգրիտ մշակման արտադրողների ճշգրիտ մշակման բիզնեսը սպառողական էլեկտրոնիկայի ոլորտն է։ Այսինքն, ճշգրիտ լազերային մշակման վերջին փուլը հիմնված է սպառողական էլեկտրոնիկայի, մասնավորապես՝ սմարթֆոնների և էկրանների վրա։

Լազերային վահանակի կտրում

2021 թվականից ի վեր սպառողական ապրանքները, ինչպիսիք են սմարթֆոնները, կրելի թևկապերը և դիսփլեյի վահանակները, նվազման միտում են ցուցաբերել, ինչը հանգեցրել է սպառողական էլեկտրոնիկայի մշակման սարքավորումների նկատմամբ պահանջարկի նվազմանը և դրա աճի վրա ավելի մեծ ճնշմանը։ Այսպիսով, կարո՞ղ է նոր iPhone14-ը նոր փուլ սկսել մշակման բումի համար։ Սակայն դատելով ներկայիս միտումից, որ մարդիկ ավելի քիչ են պատրաստ նոր հեռախոս գնել, գրեթե անկասկած է, որ սմարթֆոնները չեն կարող նպաստել շուկայական պահանջարկի նոր աճին։ 5G-ն և ծալովի հեռախոսները, որոնք տարածված էին մի քանի տարի առաջ, կարող են մասնակի փոխարինում ապահովել գործարանային մոդելներով։ Այսպիսով, որտե՞ղ կարող է լինել ճշգրիտ լազերային մշակման պահանջարկի հաջորդ աճը:

Չինաստանի կիսահաղորդիչների և չիպերի արդյունաբերության վերելքը

Չինաստանը իսկական համաշխարհային գործարան է։ 2020 թվականին Չինաստանի արտադրական արդյունաբերության ավելացված արժեքը կազմում է համաշխարհային մասնաբաժնի 28.5%-ը։ Հենց չինական հսկայական արտադրական արդյունաբերությունն է, որը հսկայական շուկայական ներուժ է ստեղծում լազերային մշակման և արտադրության համար։ Սակայն, Չինաստանի արտադրական արդյունաբերությունը վաղ փուլում թույլ տեխնիկական կուտակում ունի, և դրանց մեծ մասը միջին և ցածրակարգ արդյունաբերություններ են։ Վերջին տասնամյակում մեծ առաջընթաց է գրանցվել մեքենաշինության, տրանսպորտի, էներգետիկայի, ծովային ճարտարագիտության, ավիատիեզերական արդյունաբերության, արտադրական սարքավորումների և այլնի ոլորտներում, այդ թվում՝ լազերների և լազերային սարքավորումների մշակման ոլորտում, ինչը զգալիորեն կրճատել է միջազգային առաջադեմ մակարդակի հետ եղած բացը։

Կիսահաղորդչային արդյունաբերության ասոցիացիայի վիճակագրության համաձայն՝ մայրցամաքային Չինաստանը աշխարհի ամենաարագ գործարան կառուցողն է, որի 31 խոշոր գործարանը, որոնք կենտրոնացած են հասուն գործընթացների վրա, նախատեսվում է ավարտել մինչև 2024 թվականի վերջը։ Արագությունը զգալիորեն գերազանցում է նույն ժամանակահատվածում Թայվանում և Չինաստանում շահագործման հանձնվելիք 19 գործարանին, ինչպես նաև Միացյալ Նահանգներում նախատեսված 12 գործարանին։

Վերջերս Չինաստանը հայտարարեց, որ Շանհայի ինտեգրալ սխեմաների արդյունաբերությունը ճեղքել է 14 նմ չիպերի գործընթացը և հասել որոշակի զանգվածային արտադրության։ Կենցաղային տեխնիկայի, ավտոմեքենաների և կապի ոլորտներում օգտագործվող 28 նմ-ից բարձր որոշ չիպերի համար Չինաստանը հպարտանում է գերզարգացած արտադրական գործընթացով և կարող է կատարելապես բավարարել ներքին շուկայում չիպերի մեծ մասի ընդհանուր պահանջարկը։ ԱՄՆ-ի ներդրմամբ CHIPS Act-ի համաձայն՝ Չինաստանի և Միացյալ Նահանգների միջև չիպերի տեխնոլոգիաների մրցակցությունն ավելի սրված է, և կարող է լինել մատակարարման ավելցուկ։ 2021  չիպերի ներմուծումը Չինաստանում զգալիորեն նվազել է։

Լազերային մշակված չիպ

Կիսահաղորդչային չիպերի մշակման մեջ օգտագործվող լազեր

Վաֆլիները կիսահաղորդչային արտադրանքի և չիպերի հիմնական նյութերն են, որոնք աճեցնելուց հետո պետք է մեխանիկորեն հղկվեն։ Հետագա փուլում մեծ նշանակություն ունի վաֆլիի կտրումը, որը հայտնի է նաև որպես վաֆլիի խորանարդիկներով կտրատում: Կարճ իմպուլսային DPSS լազերային վեֆերի կտրման վաղ տեխնոլոգիան մշակվել և հասունացել է Եվրոպայում և Միացյալ Նահանգներում։ Գերարագ լազերների հզորության աճի հետ մեկտեղ, ապագայում դրանց օգտագործումը աստիճանաբար կդառնա հիմնական միտում, հատկապես այնպիսի ընթացակարգերում, ինչպիսիք են վաֆլիների կտրումը, միկրոհորատման անցքերը, փակ բետա թեստերը։ Գերարագ լազերային սարքավորումների պահանջարկի ներուժը համեմատաբար մեծ է։

Այժմ Չինաստանում կան ճշգրիտ լազերային սարքավորումների արտադրողներ, որոնք կարող են մատակարարել վաֆլիների կտրման սարքավորումներ, որոնք կարող են կիրառվել 12 դյույմանոց վաֆլիների մակերեսային կտրման համար 28 նմ գործընթացով, ինչպես նաև լազերային վաֆլիների կրիպտո կտրման սարքավորումներ, որոնք կիրառվում են MEMS սենսորային չիպերի, հիշողության չիպերի և այլ բարձրակարգ չիպերի արտադրության ոլորտներում։ 2020 թվականին Շենժենում գտնվող մի խոշոր լազերային ձեռնարկություն մշակեց լազերային ապակապման սարքավորումներ՝ ապակու և սիլիցիումի կտորների բաժանումն իրականացնելու համար, և այդ սարքավորումները կարող են օգտագործվել բարձրակարգ կիսահաղորդչային չիպեր արտադրելու համար։

Լազերային կտրող չիպային վաֆլի

2022 թվականի կեսերին Ուհանի լազերային ձեռնարկությունը ներկայացրեց լիովին ավտոմատ լազերային մոդիֆիկացված կտրող սարքավորումներ, որոնք հաջողությամբ կիրառվեցին չիպերի ոլորտում լազերային մակերեսային մշակման համար։ Սարքը օգտագործում է բարձր ճշգրտության ֆեմտովայրկյանային լազեր և չափազանց ցածր իմպուլսային էներգիա՝ միկրոնային տիրույթում կիսահաղորդչային նյութերի մակերեսին լազերային փոփոխություն կատարելու համար, այդպիսով զգալիորեն բարելավելով կիսահաղորդչային օպտոէլեկտրոնային սարքերի աշխատանքը։ Սարքավորումը հարմար է բարձրարժեք, նեղալիքային (≥20um) միացյալ կիսահաղորդչային SiC, GaAs, LiTaO3 և այլ վաֆլի չիպերի ներքին մոդիֆիկացիայի կտրման համար, ինչպիսիք են սիլիցիումային չիպերը, MEMS սենսորային չիպերը, CMOS չիպերը և այլն: 

Չինաստանը լուծում է լիտոգրաֆիկ մեքենաների հիմնական տեխնիկական խնդիրները, որոնք կբարձրացնեն լիտոգրաֆիկ մեքենաների օգտագործման հետ կապված էքսիմերային լազերների և ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լազերների պահանջարկը, սակայն Չինաստանում այս ոլորտում նախկինում քիչ հետազոտություններ են իրականացվել։

Բարձրակարգ և չիպերի համար նախատեսված ճշգրիտ լազերային մշակման գլխիկները կարող են դառնալ մոլուցքի հաջորդ ալիքը

Չինաստանի կիսահաղորդչային չիպերի արդյունաբերության նախկինում թույլ լինելու պատճառով լազերային մշակման չիպերի վերաբերյալ քիչ հետազոտություններ և կիրառություններ կային, որոնք սկզբում օգտագործվել են սպառողական էլեկտրոնային արտադրանքի վերջնական հավաքման մեջ։ Ապագայում Չինաստանում ճշգրիտ լազերային մշակման հիմնական շուկան աստիճանաբար կանցնի ընդհանուր էլեկտրոնային մասերի մշակումից դեպի վերին հոսանքի նյութեր և հիմնական բաղադրիչներ, մասնավորապես՝ կիսահաղորդչային նյութերի, կենսաբժշկական և պոլիմերային նյութերի պատրաստում։

Կիսահաղորդչային չիպերի արդյունաբերության մեջ ավելի ու ավելի շատ լազերային կիրառման գործընթացներ կմշակվեն։ Բարձր ճշգրտության չիպային արտադրանքի համար անհպում օպտիկական մշակումը ամենահարմար մեթոդն է։ Չիպերի հսկայական պահանջարկի պայմաններում, չիպերի արդյունաբերությունը, ամենայն հավանականությամբ, կնպաստի ճշգրիտ լազերային մշակման սարքավորումների պահանջարկի հաջորդ փուլին։