Hvar er næsta uppsveifla í nákvæmri leysivinnslu?

Fyrir ekki svo löngu síðan, Apple Inc. tilkynnti formlega útgáfu nýrrar kynslóðar iPhone 14, og hélt í þann vana að uppfæra hana einu sinni á ári. Margir notendur eru hissa á því að „iPhone hefur þróast í 14. kynslóðina“. Og það vann fljótt yfir 1 milljón bókanir á netinu 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 iðnaðarleysirvinnslutækni enn á lágu stigi. Trefjaleysir og ofurhraður leysir voru nýir hlutir og auðir á kínverska markaðnum, að ekki sé minnst á nákvæmni leysirvinnsla. Frá árinu 2011 hefur nákvæmni leysimerkingar smám saman verið notuð í Kína. Á þeim tíma var rætt um grænan leysigeisla með litlum afli og útfjólubláan leysigeisla. Og nú hefur ofurhraður leysir smám saman verið notaður í viðskiptalegum tilgangi og rætt er um ofurhraðvirka nákvæmni leysivinnslu.

Fjölbreytt notkun nákvæmrar leysirvinnslu er að miklu leyti knúin áfram af þróun snjallsíma. Framleiðsla á myndavélarglærum, fingrafaraeiningum, HOME-tökkum, blindgötum fyrir myndavélar og óreglulegri skurði á farsímaplötum o.s.frv., nýtur allt góðs af tæknibyltingu í ofurhraðri leysigeislaskurði. Nákvæmnisvinnslustarfsemi helstu kínverskra framleiðenda nákvæmnisleysirvinnslu er frá neytenda rafeindatækni. Það er að segja, síðasta umferð uppsveiflunnar í nákvæmri leysirvinnslu er knúin áfram af neytendatækjum, sérstaklega snjallsímum og skjáborðum.

Laserspjaldaskurður

Frá árinu 2021 hefur lækkun á neytendavörum eins og snjallsímum, klæðanlegu armböndum og skjám leitt til minni eftirspurnar eftir vinnslubúnaði fyrir neytenda rafeindatækni og meiri þrýstings á vöxt hans. 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 þurft að skipta út hluta af upprunalegum símum. Svo, hvar gæti næsta umferð aukinnar eftirspurnar eftir nákvæmri leysivinnslu verið?

Uppgangur kínverska hálfleiðara- og örgjörvaiðnaðarins

Kína er sannkölluð heimsverksmiðja. Árið 2020 nam virðisauki kínverska framleiðsluiðnaðarins 28,5% af heimsmarkaðshlutdeildinni. Það er kínverskur risastór framleiðsluiðnaður sem býður upp á gríðarlega markaðsmöguleika fyrir leysivinnslu og framleiðslu. Hins vegar er tæknileg uppsöfnun í framleiðsluiðnaði Kína veik á fyrstu stigum og flestir þeirra eru meðal- og láglaunaiðnaður. Síðastliðinn áratug hefur orðið mikill framfarir í vélum, flutningum, orku, skipaverkfræði, geimferðum, framleiðslutækjum o.s.frv., þar á meðal þróun leysigeisla og leysibúnaðar, sem hefur minnkað bilið frá alþjóðlegum háþróuðum kerfum 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 hringrásariðnaðurinn í Sjanghæ hefði brotist í gegnum 14nm örgjörvaferlið og náð ákveðnum fjöldaframleiðsluskala. Fyrir sumar af þeim örgjörvum sem eru yfir 28nm og notaðar eru í heimilistækjum, bílum og fjarskiptum, státar Kína af mjög þróuðum framleiðsluferlum og getur fullkomlega mætt heildareftirspurn eftir flestum örgjörvum innvortis. Með tilkomu Bandaríkjanna Samkvæmt CHIPS-lögunum er samkeppnin í örgjörvatækni milli Kína og Bandaríkjanna harðari og hugsanlegt er að umframframboð verði til staðar. 2021  varð vitni að verulegum samdrætti í innflutningi á flögum frá Kína.

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 mjög mikilvægt að skera oblátur, einnig þekkt sem oblátuskurður. Snemma skammpúls DPSS leysigeislaskurðartækni hefur verið þróuð og þroskuð 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. Eftirspurn eftir hraðri leysibúnaði er tiltölulega mikil.

Nú eru til framleiðendur nákvæmnis leysibúnaðar í Kína sem geta útvegað búnað til að skera skífur, sem hægt er að nota til að skera yfirborð 12 tommu skífna með 28nm ferli, og leysigeislabúnað til dulritunarskurðar á skífum sem hægt er að nota á MEMS skynjaraflögur, minnisflögur og önnur háþróuð flöguframleiðslusvið. Árið 2020 þróaði stórt leysigeislafyrirtæki í Shenzhen leysigeislabúnað til að aðskilja gler- og kísilsneiðar og búnaðurinn er hægt að nota til að framleiða hágæða hálfleiðaraflísar.

Laserskurðarflísarskífa

Um miðjan 2022 frumsýndi leysigeislafyrirtæki í Wuhan sjálfvirkan leysigeislabreyttan skurðarbúnað sem hefur verið notaður með góðum árangri við leysigeislayfirborðsmeðferð á sviði flísar. Tækið notar nákvæman femtósekúnduleysi og afar litla púlsorku til að framkvæma leysibreytingar á yfirborði hálfleiðaraefna á míkronsviðinu, og bætir þannig til muna afköst ljósfræðilegra rafeindabúnaða 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 hálfleiðaraiðnaðinum áður fyrr voru litlar rannsóknir og notkun á leysivinnsluflögum, sem fyrst voru notaðar við samsetningu rafeindabúnaðar fyrir neytendur. Í framtíðinni mun aðalmarkaðurinn fyrir nákvæma leysivinnslu í Kína smám saman færast frá vinnslu almennra rafeindahluta yfir í uppstreymis efni og lykilíhluti, sérstaklega undirbúning hálfleiðaraefna, líftækniefna og fjölliðaefna.

Fleiri og fleiri leysigeislaaðferðir í hálfleiðaraflísariðnaðinum verða þróaðar. Fyrir flísar með mikilli nákvæmni er snertilaus ljósvinnsla hentugasta aðferðin. Með mikilli eftirspurn eftir örgjörvum er mjög líklegt að örgjörvaiðnaðurinn muni leggja sitt af mörkum til næstu umferðar eftirspurnar eftir nákvæmum leysirvinnslubúnaði.