Dove si concentrerà la prossima ondata di crescita nel settore della lavorazione laser di precisione?

Non molto tempo fa, Apple Inc. ha annunciato ufficialmente il lancio della nuova generazione di iPhone 14, mantenendo la consuetudine di un aggiornamento all'anno. Molti utenti sono rimasti sorpresi dal fatto che "l'iPhone sia arrivato alla quattordicesima generazione". E ha rapidamente superato il milione di prenotazioni online nel mercato cinese. L'iPhone continua ad essere popolare tra i giovani.

Gli smartphone hanno dato il via alla prima ondata di domanda per la lavorazione laser di precisione.

Più di dieci anni fa, quando gli smartphone erano appena stati lanciati, la tecnologia di lavorazione laser industriale era ancora a un livello basilare. I laser a fibra e i laser ultrarapidi erano novità assolute e un territorio inesplorato nel mercato cinese, per non parlare della lavorazione laser di precisione. Dal 2011, la marcatura laser di precisione di fascia bassa ha iniziato a diffondersi gradualmente in Cina. All'epoca, si parlava di laser a impulsi solidi verdi a bassa potenza e laser ultravioletti. Ora, i laser ultrarapidi sono gradualmente entrati nell'uso commerciale e si discute di lavorazione laser di precisione ultrarapida.

L'applicazione su larga scala della lavorazione laser di precisione è in gran parte trainata dallo sviluppo degli smartphone. La produzione di vetrini per fotocamere, moduli per impronte digitali, tasti HOME, fori ciechi per fotocamere e il taglio di forme irregolari dei pannelli dei telefoni cellulari, ecc., beneficiano tutti dell'innovazione tecnologica del taglio laser di precisione ultraveloce. Il business della lavorazione di precisione dei principali produttori cinesi di lavorazione laser di precisione proviene dall'elettronica di consumo. Vale a dire che l'ultima ondata di boom della lavorazione laser di precisione è stata alimentata dall'elettronica di consumo, in particolare da smartphone e pannelli display.

Taglio laser di pannelli

Dal 2021, i prodotti di consumo come smartphone, braccialetti indossabili e pannelli display hanno mostrato un trend negativo, con conseguente indebolimento della domanda di apparecchiature per la lavorazione dell'elettronica di consumo e maggiore pressione sulla sua crescita. Il nuovo iPhone 14 potrà quindi innescare una nuova ondata di boom nella lavorazione laser di precisione? A giudicare dall'attuale tendenza che vede le persone meno propense ad acquistare un nuovo telefono, è quasi certo che gli smartphone non contribuiranno a una nuova crescita della domanda di mercato. Il 5G e i telefoni pieghevoli, popolari fino a pochi anni fa, possono solo sostituire parzialmente le scorte esistenti. Dove potrebbe quindi trovarsi la prossima impennata della domanda nella lavorazione laser di precisione?

L'ascesa dell'industria cinese dei semiconduttori e dei chip

La Cina è una vera e propria fabbrica del mondo. Nel 2020, il valore aggiunto dell'industria manifatturiera cinese rappresentava il 28,5% della quota mondiale. È proprio l'enorme industria manifatturiera cinese a offrire un potenziale di mercato immenso per la lavorazione e la produzione laser. Tuttavia, l'industria manifatturiera cinese presenta una debole accumulazione tecnologica nella fase iniziale, e la maggior parte delle sue imprese appartiene al settore medio-basso. L'ultimo decennio ha visto grandi progressi nei settori della meccanica, dei trasporti, dell'energia, dell'ingegneria navale, dell'aerospaziale, delle attrezzature di produzione, ecc., compreso lo sviluppo di laser e apparecchiature laser, che ha notevolmente ridotto il divario con i livelli di eccellenza internazionali.

Secondo le statistiche della Semiconductor Industry Association, la Cina continentale è il paese con il più rapido sviluppo di stabilimenti di produzione di semiconduttori al mondo, con 31 grandi impianti focalizzati su processi maturi che dovrebbero essere completati entro la fine del 2024. Questa velocità supera di gran lunga quella dei 19 stabilimenti previsti a Taiwan, in Cina, nello stesso periodo, e dei 12 previsti negli Stati Uniti.

Non molto tempo fa, la Cina ha annunciato che l'industria dei circuiti integrati di Shanghai ha superato la fase di produzione a 14 nm, raggiungendo una certa scala di produzione di massa. Per alcuni chip con processo produttivo superiore a 28 nm, utilizzati in elettrodomestici, automobili e telecomunicazioni, la Cina vanta un processo produttivo estremamente maturo ed è in grado di soddisfare pienamente la domanda interna per la maggior parte dei chip. Con l'introduzione del CHIPS Act statunitense, la competizione tecnologica tra Cina e Stati Uniti nel settore dei chip si è intensificata, con la possibile conseguente eccedenza di offerta. Il 2021 ha visto un calo significativo delle importazioni cinesi di chip.

Chip lavorato al laser

Il laser utilizzato nella lavorazione dei chip semiconduttori

I wafer sono i materiali di base dei prodotti e dei chip semiconduttori e, dopo la loro crescita, devono essere lucidati meccanicamente. In una fase successiva, il taglio dei wafer, noto anche come wafer dicing, riveste grande importanza. La tecnologia di taglio dei wafer con laser DPSS a impulsi brevi è stata sviluppata e perfezionata in Europa e negli Stati Uniti. Con l'aumento della potenza dei laser ultrarapidi, il loro utilizzo diventerà gradualmente la norma in futuro, soprattutto in procedure come il taglio dei wafer, la microforatura e i test beta chiusi. Il potenziale di domanda di apparecchiature laser ultrarapide è relativamente elevato.

Attualmente, in Cina esistono produttori di apparecchiature laser di precisione in grado di fornire macchine per la scanalatura di wafer, utilizzabili per la scanalatura superficiale di wafer da 12 pollici con processo a 28 nm, e apparecchiature per il taglio crittografico di wafer laser, impiegate nella produzione di chip MEMS, chip di memoria e altri chip di fascia alta. Nel 2020, una grande azienda laser di Shenzhen ha sviluppato un'apparecchiatura di debonding laser per separare le lastre di vetro e silicio, utilizzabile nella produzione di chip semiconduttori di fascia alta.

Taglio laser di chip e wafer

A metà del 2022, un'azienda laser di Wuhan ha presentato un'apparecchiatura completamente automatica per il taglio e la modifica laser, che è stata applicata con successo al trattamento superficiale laser nel settore dei chip. Il dispositivo utilizza un laser a femtosecondi ad alta precisione e un'energia di impulso estremamente bassa per eseguire la modifica laser sulla superficie dei materiali semiconduttori nell'ordine dei micron, migliorando così notevolmente le prestazioni dei dispositivi optoelettronici a semiconduttore. L'apparecchiatura è adatta al taglio e alla modifica interna di semiconduttori composti ad alto costo e a canale stretto (≥20 µm) come SiC, GaAs, LiTaO3 e altri chip wafer, come chip di silicio, chip per sensori MEMS, chip CMOS, ecc.

La Cina sta affrontando i principali problemi tecnici delle macchine per la litografia, il che stimolerà la domanda di laser a eccimeri e laser a ultravioletti estremi correlati all'uso di tali macchine, ma finora in Cina la ricerca in questo campo è stata scarsa.

Le testine di elaborazione laser di precisione per chip e dispositivi di fascia alta potrebbero diventare la prossima tendenza.

A causa della debolezza del settore cinese dei chip a semiconduttore in passato, la ricerca e le applicazioni sui chip per la lavorazione laser sono state limitate, e inizialmente venivano utilizzati nell'assemblaggio dei terminali di prodotti elettronici di consumo. In futuro, il mercato principale per la lavorazione laser di precisione in Cina si sposterà gradualmente dalla lavorazione di componenti elettronici generici ai materiali e ai componenti chiave a monte, in particolare alla preparazione di materiali semiconduttori, biomedici e polimerici.

Nell'industria dei semiconduttori si assisterà allo sviluppo di un numero sempre maggiore di processi di applicazione laser. Per i chip ad alta precisione, la lavorazione ottica senza contatto rappresenta il metodo più adatto. Data l'enorme domanda di chip, è molto probabile che l'industria dei semiconduttori contribuirà in modo significativo alla prossima ondata di richiesta di apparecchiature per la lavorazione laser di precisione.