Որտե՞ղ է ճշգրիտ լազերային մշակման հաջորդ փուլը։

Վերջերս Apple Inc.-ը 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 ավելի քան 1 միլիոն առցանց ամրագրում է ստացել չինական շուկայում։ iPhone-ը դեռևս 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։ Մանրաթելային լազերը և գերարագ լազերը նոր և դատարկ բաներ էին չինական շուկայում, առանց ճշգրիտ 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 հիմա 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, անկանոն ձևի կտրող բջջային հեռախոսների վահանակների և այլնի արտադրությունը բոլորն էլ օգտվում են գերարագ լազերային ճշգրիտ կտրման տեխնոլոգիական առաջընթացից: Չինական լազերային ճշգրիտ մշակման հիմնական 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 թևկապները և էկրանային վահանակները, անկման միտում են ցուցաբերել, ինչը հանգեցրել է սպառողական էլեկտրոնիկայի մշակման սարքավորումների նկատմամբ պահանջարկի նվազմանը և դրանց աճի վրա ավելի մեծ ճնշմանը: Այսպիսով, կարո՞ղ է նոր iPhone 14-ը սկսել մշակման նոր փուլ: 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 պարզապես մասնակի փոխարինում բերել պահեստին: Այսպիսով, որտե՞ղ կարող է լինել ճշգրիտ լազերային մշակման պահանջարկի աճի հաջորդ փուլը:

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։ Այնուամենայնիվ, 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, ներառյալ լազերների և լազերային սարքավորումների մշակումը, ինչը զգալիորեն նեղացրել 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 է որոշակի զանգվածային արտադրության: Կենցաղային տեխնիկայի, ավտոմեքենաների և կապի մեջ օգտագործվող 28 նմ-ից բարձր որոշ չիպերի համար Չինաստանը հպարտանում է իր զարգացած արտադրական գործընթացով և կարող է կատարելապես բավարարել չիպերի մեծ մասի ներքին պահանջարկը: ԱՄՆ-ում CHIPS ակտի ներդրմամբ Չինաստանի և Միացյալ Նահանգների միջև չիպերի տեխնոլոգիաների մրցակցությունն ավելի է սրվել, և հնարավոր է մատակարարման ավելցուկ: 2021 թվականին Չինաստանում չիպերի ներմուծումը 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 վաֆլիի կտրումը, որը հայտնի է նաև որպես վաֆլիի խորանարդիկներ, մեծ նշանակություն ունի: Կարճ իմպուլսային DPSS լազերային վաֆլիի կտրման վաղ տեխնոլոգիան մշակվել և հասունացել է Եվրոպայում և Միացյալ Նահանգներում: Գերարագ լազերների հզորության աճի հետ մեկտեղ, դրա օգտագործումը աստիճանաբար կդառնա հիմնական միտում ապագայում, հատկապես վաֆլիի կտրման, միկրոհորատման անցքերի, փակ բետա թեստերի նման ընթացակարգերում: 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 խոշոր լազերային ձեռնարկությունը մշակել է լազերային ապակապման սարքավորումներ՝ ապակու և սիլիցիումի շերտերի 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 սարքավորում, որը հաջողությամբ կիրառվեց չիպերի ոլորտում լազերային մակերեսային մշակման համար: Սարքն օգտագործում է բարձր ճշգրտության ֆեմտովայրկյանային լազեր և չափազանց ցածր իմպուլսային էներգիա՝ միկրոնային տիրույթում կիսահաղորդչային նյութերի մակերեսին լազերային մոդիֆիկացիա կատարելու համար, այդպիսով զգալիորեն բարելավելով կիսահաղորդչային օպտոէլեկտրոնային սարքերի աշխատանքը: Սարքավորումը հարմար է բարձրարժեք, նեղալիքային (≥20 մկմ) միացյալ կիսահաղորդչային SiC, GaAs, LiTaO3 և այլ վաֆլի չիպերի ներքին մոդիֆիկացված 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 հոսքի նյութեր և հիմնական բաղադրիչներ, մասնավորապես՝ կիսահաղորդչային նյութերի, կենսաբժշկական և պոլիմերային նյութերի պատրաստում:

Կիսահաղորդչային չիպերի արդյունաբերության մեջ կմշակվեն ավելի ու ավելի շատ լազերային կիրառման գործընթացներ: Բարձր ճշգրտության չիպերի համար ամենահարմար մեթոդը անհպում օպտիկական մշակումն է: Չիպերի նկատմամբ հսկայական պահանջարկի պայմաններում, չիպերի արդյունաբերությունը, ամենայն հավանականությամբ, կնպաստի ճշգրիտ լազերային մշակման սարքավորումների նկատմամբ պահանջարկի հաջորդ փուլին: