איפה הסבב הבא של פריחה בעיבוד לייזר מדויק?

לא מזמן, חברת אפל הכריזה רשמית על השקת הדור החדש של האייפון 14, תוך שמירה על הרגל של עדכון אחד בשנה. משתמשים רבים המומים מכך ש"האייפון התפתח לדור ה-14". והוא זכה במהירות ליותר ממיליון הזמנות מקוונות בשוק הסיני. האייפון עדיין פופולרי בקרב צעירים.

טלפונים חכמים הציתו את הסיבוב הראשון של ביקוש לעיבוד לייזר מדויק

לפני יותר מעשור, כאשר הושקו טלפונים חכמים רק עכשיו, טכנולוגיית עיבוד לייזר תעשייתית עדיין הייתה ברמה נמוכה. לייזר סיב ולייזר אולטרה-מהיר היו דברים חדשים וריקים בשוק הסיני, שלא לדבר על עיבוד לייזר מדויק. מאז 2011, סימון לייזר מדויק ברמה נמוכה יושם בהדרגה בסין. באותה תקופה דיברו על לייזר ירוק פולס מוצק בעל הספק קטן ולייזר אולטרה סגול. וכעת, לייזר אולטרה-מהיר משמש בהדרגה למטרות מסחריות, ומדובר על עיבוד לייזר מדויק אולטרה-מהיר.

היישום ההמוני של עיבוד לייזר מדויק מונע במידה רבה על ידי פיתוח סמארטפונים. ייצור של שקופיות מצלמה, מודולי טביעות אצבע, מקשי HOME, חורים עיוורים למצלמה וחיתוך בצורות לא סדירות של פאנלים של טלפונים ניידים וכו', כולם נהנים מפריצת הדרך הטכנולוגית של חיתוך לייזר מדויק אולטרה-מהיר. עסקי העיבוד המדויק של יצרני עיבוד הלייזר המדויק הסיניים העיקריים הם בתחום האלקטרוניקה הצרכנית. כלומר, הסיבוב האחרון של פריחה בעיבוד לייזר מדויק מונע על ידי אלקטרוניקה צרכנית, במיוחד סמארטפונים ופאנלים לתצוגה.

חיתוך פאנלים בלייזר

מאז 2021, מוצרי צריכה כמו סמארטפונים, צמידים לבישים ולוחות תצוגה הראו מגמת ירידה, מה שהוביל לביקוש חלש יותר לציוד עיבוד אלקטרוניקה צרכנית וללחץ גדול יותר על הצמיחה שלו. האם ה-iPhone 14 החדש יכול להתחיל סבב חדש של פריחת עיבוד? אבל אם לשפוט לפי המגמה הנוכחית שבה אנשים פחות מוכנים לרכוש טלפון חדש, כמעט ודאי שסמארטפונים לא יכולים לתרום לצמיחה החדשה בביקוש בשוק. טלפונים 5G וטלפונים מתקפלים שהיו פופולריים לפני מספר שנים יכולים להביא רק להחלפה חלקית של המלאי. אז היכן עשוי להיות סבב העלייה הבא בביקוש לעיבוד לייזר מדויק?

עליית תעשיית המוליכים למחצה והשבבים של סין

סין היא מפעל עולמי אמיתי. בשנת 2020, הערך המוסף של תעשיית הייצור הסינית היווה 28.5% מהנתח העולמי. תעשיית הייצור הסינית הענקית מביאה עמה פוטנציאל שוק עצום לעיבוד וייצור לייזר. עם זאת, לתעשיית הייצור הסינית יש הצטברות טכנית חלשה בשלב המוקדם, ורובן הן תעשיות בינוניות ונמוכות. העשור האחרון חווה התקדמות רבה בתחומי המכונות, התחבורה, האנרגיה, הנדסת הים, התעופה והחלל, ציוד הייצור וכו', כולל פיתוח לייזרים וציוד לייזר, מה שצמצם מאוד את הפער עם הרמה המתקדמת הבינלאומית.

על פי נתוני איגוד תעשיית המוליכים למחצה, סין היבשתית היא בונה המפעלים המהיר בעולם, עם 31 מפעלים גדולים המתמקדים בתהליכים בוגרים שצפויים להסתיים עד סוף 2024; המהירות עולה בהרבה על 19 המפעלים שתוכננו להיכנס לפעילות בטייוואן, סין באותה תקופה, כמו גם על 12 המפעלים הצפויים בארצות הברית.

לא מזמן, סין הודיעה כי תעשיית המעגלים המשולבים של שנגחאי פרצה את תהליך השבבים ב-14 ננומטר והגיעה לקנה מידה מסוים של ייצור המוני. עבור חלק מהשבבים מעל 28 ננומטר המשמשים במכשירי חשמל ביתיים, מכוניות ותקשורת, סין מתגאה בתהליך ייצור בוגר ביותר, ויכולה לענות בצורה מושלמת על הביקוש הכולל לרוב השבבים באופן פנימי. עם כניסת חוק השבבים האמריקאי, התחרות בטכנולוגיית השבבים בין סין לארצות הברית גברה, וייתכן עודף היצע. שנת 2021 ראתה ירידה משמעותית ביבוא השבבים מסין.

שבב מעובד בלייזר

הלייזר המשמש בעיבוד שבבי מוליכים למחצה

ופלים הם החומרים הבסיסיים של מוצרי מוליכים למחצה ושבבים, אשר יש ליטוש מכני לאחר הגידול. בשלב מאוחר יותר, חיתוך ופלים, המכונה גם חיתוך ופלים, הוא בעל חשיבות רבה. טכנולוגיית חיתוך ופלים בלייזר DPSS בפולסים קצרים מוקדמת פותחה והתבגרה באירופה ובארצות הברית. ככל שעוצמתם של לייזרים אולטרה-מהירים עולה, השימוש בהם יהפוך בהדרגה למיינסטרים בעתיד, במיוחד בהליכים כמו חיתוך ופלים, קידוח חורים מיקרו ומבחני בטא סגורים. פוטנציאל הביקוש לציוד לייזר אולטרה-מהיר הוא גדול יחסית.

כיום, קיימים יצרני ציוד לייזר מדויק בסין שיכולים לספק ציוד לחריצת ופלים, שניתן ליישם אותו לחריצת פני השטח של ופלים בגודל 12 אינץ' בתהליך של 28 ננומטר, וציוד חיתוך קריפטו של ופלים בלייזר המיושם על שבבי חיישן MEMS, שבבי זיכרון ותחומי ייצור שבבים מתקדמים אחרים. בשנת 2020, מפעל לייזר גדול בשנג'ן פיתח ציוד לייזר להסרת קשרים כדי לממש את ההפרדה של פרוסות זכוכית וסיליקון, והציוד יכול לשמש לייצור שבבי מוליכים למחצה מתקדמים.

פרוסת שבבים לחיתוך לייזר

באמצע 2022, מפעל לייזר בווהאן השיק לראשונה ציוד חיתוך אוטומטי מלא שעבר שינוי בלייזר, אשר יושם בהצלחה בטיפול פני שטח בלייזר בתחום השבבים. המכשיר משתמש בלייזר פמטו-שניות מדויק במיוחד ובאנרגיית פולס נמוכה במיוחד כדי לבצע שינוי לייזר על פני השטח של חומרי מוליכים למחצה בטווח המיקרון, ובכך משפר מאוד את ביצועי התקנים אופטואלקטרוניים מוליכים למחצה. הציוד מתאים לחיתוך פנימי יקר וצר ערוץ (≥20 מיקרון) של מוליכים למחצה מורכבים SiC, GaAs, LiTaO3 ושבבי פרוסות אחרים, כגון שבבי סיליקון, שבבי חיישן MEMS, שבבי CMOS וכו'.

סין מתמודדת עם בעיות טכניות מרכזיות של מכונות ליתוגרפיה, אשר יניעו את הביקוש ללייזרי אקסימר ולייזרי אולטרה סגול קיצוניים הקשורים לשימוש במכונות ליתוגרפיה, אך קיים מחקר מועט בתחום זה בעבר בסין.

ראשי עיבוד לייזר מדויקים עבור מוצרים מתקדמים ושבבים עשויים להפוך לגל השיגעון הבא

עקב חולשתה של תעשיית שבבי המוליכים למחצה בסין בעבר, היה מעט מחקר ויישומים על שבבי עיבוד לייזר, אשר שימשו בתחילה בהרכבת סופיים של מוצרי צריכה אלקטרוניים במורד הזרם. בעתיד, השוק העיקרי לעיבוד לייזר מדויק בסין יעבור בהדרגה מעיבוד של חלקים אלקטרוניים כלליים לחומרים במעלה הזרם ורכיבים מרכזיים, במיוחד הכנת חומרי מוליכים למחצה, חומרים ביו-רפואיים וחומרים פולימריים.

עוד ועוד תהליכי יישום לייזר בתעשיית שבבי המוליכים למחצה יפותחו. עבור מוצרי שבבים בעלי דיוק גבוה, עיבוד אופטי ללא מגע הוא השיטה המתאימה ביותר. עם הביקוש העצום לשבבים, סביר מאוד שתעשיית השבבים תתרום לסבב הבא של ביקוש לציוד עיבוד לייזר מדויק.