Hvar er næsta uppsveifla í nákvæmri leysivinnslu?

Fyrir ekki svo löngu tilkynnti Apple Inc. opinberlega útgáfu nýrrar kynslóðar iPhone 14, og heldur í þann vana að uppfæra hann einu sinni á ári. Margir notendur eru hissa á því að „iPhone hefur þróast í 14. kynslóðina“. Og hann fékk fljótt yfir 1 milljón netpantanir á kínverska markaðnum. iPhone er enn vinsæll meðal ungs fólks.

Snjallsímar hrinda af stað fyrstu umferð eftirspurnar eftir nákvæmri leysivinnslu

Fyrir meira en áratug, þegar snjallsímar voru rétt að koma á markað, var iðnaðarleysigeislavinnslutækni enn á lágu stigi. Trefjaleysir og ofurhraðir leysir voru nýjar fyrirbæri og óljósar á kínverska markaðnum, hvað þá nákvæmnileysigeislavinnslu. Frá árinu 2011 hefur lággæða nákvæmnileysimerkingar smám saman verið teknar í notkun í Kína. Á þeim tíma voru ræddir um litla aflgjafa solid pulse green leysigeisla og útfjólubláa leysigeisla. Og nú hefur ofurhraður leysir smám saman verið notaður í viðskiptalegum tilgangi og ofurhraðir nákvæmnileysigeislavinnslur eru í umræðunni.

Fjölbreytt notkun nákvæmrar leysigeislavinnslu er að miklu leyti knúin áfram af þróun snjallsíma. Framleiðsla á myndavélarsneiðum, fingrafaraeiningum, HOME-tökkum, blindgötum fyrir myndavélar og óreglulegri skurði á farsímaskjám o.s.frv. nýtur góðs af tæknibyltingu í ofurhraðri leysigeislaskurði. Nákvæmnisvinnslustarfsemi helstu kínverskra framleiðenda nákvæmrar leysigeislavinnslu er frá neytendatækjum. Það er að segja, síðasta uppsveifla nákvæmrar leysigeislavinnslu er knúin áfram af neytendatækjum, sérstaklega snjallsímum og skjám.

Laserspjaldaskurður

Frá árinu 2021 hefur neytendavörur eins og snjallsímar, klæðanleg úlnliðsbönd og skjáir sýnt lækkandi þróun, sem leiðir til minni eftirspurnar eftir vinnslubúnaði fyrir neytenda rafeindatækni og meiri þrýstings á vöxt þeirra. Getur nýi iPhone 14 þá hrundið af stað nýrri umferð vinnsluuppsveiflu? En miðað við núverandi þróun þar sem fólk er síður tilbúið að kaupa nýjan síma, er næstum víst að snjallsímar geta ekki lagt sitt af mörkum til nýrrar vaxtar í eftirspurn á markaði. 5G og samanbrjótanlegir símar sem voru vinsælir fyrir nokkrum árum geta aðeins leitt til hlutauppskiptingar. Svo, hvar gæti næsta umferð aukinnar eftirspurnar eftir nákvæmri leysigeislavinnslu verið?

Uppgangur kínverska hálfleiðara- og örgjörvaiðnaðarins

Kína er sannkölluð heimsverksmiðja. Árið 2020 nam virðisauki kínverska framleiðsluiðnaðarins 28,5% af heimsmarkaðshlutdeildinni. Það er risavaxinn kínverskur framleiðsluiðnaður sem býður upp á gríðarlegan markaðsmöguleika fyrir leysigeislavinnslu og framleiðslu. Hins vegar er tæknileg uppsöfnun kínverska framleiðsluiðnaðarins lítil á fyrstu stigum og flestir þeirra eru meðal- og lágmarkaðsgreinar. Síðastliðinn áratug hefur orðið vitni að miklum framförum í vélum, flutningum, orku, skipaverkfræði, geimferðum, framleiðslutækjum o.s.frv., þar á meðal þróun leysigeisla og leysibúnaðar, sem hefur minnkað bilið frá alþjóðlegum háþróuðum iðnaði til muna.

Samkvæmt tölfræði frá Samtökum hálfleiðaraiðnaðarins er meginland Kína hraðasta verksmiðjuframleiðandi heims, þar sem 31 stór verksmiðju sem einbeitir sér að fullþroskuðum ferlum er áætlað að verði lokið fyrir lok árs 2024. Hraðinn hefur farið langt fram úr þeim 19 verksmiðjum sem áætlað er að verði teknar í notkun í Taívan í Kína á sama tímabili, sem og þeim 12 verksmiðjum sem áætlaðar eru í Bandaríkjunum.

Fyrir ekki svo löngu tilkynnti Kína að samþætta rafrásaiðnaðurinn í Sjanghæ hefði brotist í gegnum 14nm örgjörvaferlið og náð ákveðnum fjöldaframleiðsluskala. Fyrir sumar örgjörva yfir 28nm sem notaðar eru í heimilistækjum, bílum og fjarskiptum státar Kína af mjög þroskuðum framleiðsluferlum og getur fullkomlega mætt heildareftirspurn eftir flestum örgjörvum innanhúss. Með innleiðingu bandarísku CHIPS-laganna hefur samkeppnin um örgjörvatækni aukist milli Kína og Bandaríkjanna og hugsanlegt er að framboð verði afgangs. Árið 2021 varð verulegur samdráttur í innflutningi Kína á örgjörvum.

Laserunninn flís

Leysirinn sem notaður er í vinnslu hálfleiðaraflísar

Skífur eru grunnefni hálfleiðara og flísar, sem þarf að pússa vélrænt eftir vöxt. Á síðari stigum er skífuskurður, einnig þekktur sem skífuskurður, mjög mikilvægur. Snemma stuttpúls DPSS leysigeislaskurðartækni fyrir skífur hefur verið þróuð og þroskast í Evrópu og Bandaríkjunum. Þegar afl hraðvirkra leysigeisla eykst mun notkun þeirra smám saman verða aðalstraumur í framtíðinni, sérstaklega í aðferðum eins og skífuskurði, örborunum og lokuðum beta-prófunum. Eftirspurnarmöguleikar fyrir hraðvirka leysibúnað eru tiltölulega miklir.

Nú eru til framleiðendur nákvæmnisleysibúnaðar í Kína sem geta útvegað búnað til að skera skífur, sem hægt er að nota til að skera yfirborð 12 tommu skífa með 28nm ferli, og leysigeislaskurðarbúnað fyrir dulritunarskífur sem notaður er í MEMS skynjaraflögur, minnisflögur og önnur háþróuð flöguframleiðslusvið. Árið 2020 þróaði stórt leysigeislafyrirtæki í Shenzhen leysigeislabúnað til að aðskilja gler- og kísilsneiðar og búnaðinn er hægt að nota til að framleiða háþróaðar hálfleiðarafllögur.

Laserskurðarflísarskífa

Um miðjan 2022 kynnti leysigeislafyrirtæki í Wuhan sjálfvirkan leysigeislabreyttan skurðarbúnað sem hefur verið notaður með góðum árangri við yfirborðsmeðhöndlun leysigeisla á sviði örgjörva. Tækið notar nákvæman femtósekúndu leysi og afar lága púlsorku til að framkvæma leysigeislabreytingar á yfirborði hálfleiðaraefna á míkronsviðinu, sem bætir verulega afköst ljósleiðara hálfleiðara. Búnaðurinn hentar fyrir dýra, þröngrásar (≥20µm) samsetta hálfleiðara SiC, GaAs, LiTaO3 og aðrar innri breytingar á skífuflísum, svo sem kísillflísar, MEMS skynjaraflísar, CMOS flísar o.s.frv.

Kína er að takast á við lykil tæknileg vandamál í tengslum við litografíuvélar, sem munu knýja áfram eftirspurn eftir excimer leysigeislum og öfgafullum útfjólubláum leysigeislum sem tengjast notkun litografíuvéla, en litlar rannsóknir hafa verið gerðar á þessu sviði áður í Kína.

Nákvæmir leysigeislahausar fyrir háþróaða tækni og flísar gætu orðið næsta bylgja æðanna.

Vegna veikleika í kínverska hálfleiðaraflísariðnaðinum áður fyrr voru litlar rannsóknir og notkun á leysigeislavinnsluflögum, sem fyrst voru notaðar við samsetningu á rafeindabúnaði fyrir neytendur. Í framtíðinni mun aðalmarkaðurinn fyrir nákvæma leysigeislavinnslu í Kína smám saman færast frá vinnslu almennra rafeindahluta yfir í vinnslu efna og lykilíhluta fyrir neytendur, sérstaklega undirbúning hálfleiðaraefna, líftækniefna og fjölliðuefna.

Fleiri og fleiri leysigeislavinnsluaðferðir verða þróaðar í hálfleiðaraflísariðnaðinum. Fyrir nákvæmar flísarafurðir er snertilaus ljósvinnsla hentugasta aðferðin. Með mikilli eftirspurn eftir flísum er mjög líklegt að flísariðnaðurinn muni leggja sitt af mörkum til næstu umferðar eftirspurnar eftir nákvæmum leysigeislavinnslubúnaði.