精密レーザー加工の次のブームはどこにあるのでしょうか?

Apple社は先日、新世代iPhone 14の発売を正式に発表しました。毎年1回のアップデートという伝統は健在です。多くのユーザーは「iPhoneが14世代まで進化した」ことに驚き、中国市場ではあっという間に100万件以上のオンライン予約を獲得しました。iPhoneは依然として若者に人気です。

スマートフォンが精密レーザー加工の需要の第一波を引き起こした

10年以上前、スマートフォンが発売されたばかりの頃、産業用レーザー加工技術はまだ低レベルでした。ファイバーレーザーや超高速レーザーは中国市場では目新しいものであり、精密レーザー加工は言うまでもなく空白でした。2011年以降、中国ではローエンドの精密レーザーマーキングが徐々に実用化され、当時は小出力の固体パルスグリーンレーザーや紫外線レーザーが話題になりました。そして現在、超高速レーザーは徐々に商業用途に利用されるようになり、超高速精密レーザー加工が話題になっています。

精密レーザー加工の大量応用は、主にスマートフォンの発展によって牽引されています。カメラスライド、指紋センサーモジュール、HOMEキー、カメラの盲穴加工、携帯電話パネルの異形切断など、これらの生産はすべて、超高速レーザー精密切断の技術革新の恩恵を受けています。中国の主要レーザー精密加工メーカーの精密加工事業は、主に民生用電子機器向けです。つまり、精密レーザー加工の直近のブームは、民生用電子機器、特にスマートフォンとディスプレイパネルによって牽引されていると言えるでしょう。

レーザーパネル切断

2021年以降、スマートフォン、ウェアラブルリストバンド、ディスプレイパネルなどの消費財は減少傾向にあり、民生用電子機器の加工設備の需要が低迷し、その成長への圧力が高まっています。新型iPhone14は、新たな加工ブームを巻き起こすことができるでしょうか？しかし、人々が新しいスマートフォンを購入する意欲が低下している現状から判断すると、スマートフォンが市場需要の新たな成長に貢献できないことはほぼ確実です。数年前に人気を博した5Gや折りたたみ式スマートフォンは、在庫の一部補充にとどまる可能性があります。では、精密レーザー加工における次の需要急増はどこにあるのでしょうか？

中国の半導体・チップ産業の台頭

中国はまさに世界の工場です。2020年、中国の製造業の付加価値は世界シェアの28.5%を占めています。レーザー加工・製造に巨大な市場ポテンシャルをもたらすのは、中国の巨大な製造業です。しかし、中国の製造業は初期段階の技術蓄積が弱く、その多くが中低級産業です。過去10年間、機械、輸送、エネルギー、海洋工学、航空宇宙、製造設備などの分野で大きな進歩が見られ、レーザーおよびレーザー装置の発展もその一つであり、国際的な先進レベルとの差は大きく縮まりました。

半導体工業会の統計によると、中国本土は世界で最も速いペースで工場を建設しており、成熟プロセスに重点を置いた31の大規模工場が2024年末までに完成する予定である。このスピードは、同時期に台湾で稼働予定の19の工場や、米国で予想される12の工場を大幅に上回っている。

中国は先日、上海の集積回路産業が14nmチッププロセスを突破し、一定の量産規模を達成したと発表した。家電、自動車、通信などに使われる28nm以上のチップの一部については、中国は既に成熟した生産プロセスを誇り、大半のチップの需要を国内で完璧に満たすことができる。米国におけるCHIPS法の施行により、中国と米国間のチップ技術競争は激化し、供給過剰の可能性もある。2021年には、中国のチップ輸入が大幅に減少した。

レーザー加工チップ

半導体チップ加工に使用されるレーザー

ウェーハは半導体製品やチップの基礎材料であり、成長後に機械研磨が必要です。後期段階では、ウェーハ切断（ウェーハダイシングとも呼ばれます）が非常に重要です。初期の短パルスDPSSレーザーウェーハ切断技術は、欧米で開発・成熟しました。超高速レーザーの出力が増加するにつれて、特にウェーハ切断、マイクロドリリング、クローズドベータテストなどの工程において、超高速レーザーの使用は徐々に主流になるでしょう。超高速レーザー装置の需要ポテンシャルは比較的大きいです。

現在、中国には、28nmプロセスにおける12インチウエハの表面溝加工に適用されるウエハ溝加工装置や、MEMSセンサーチップ、メモリチップなどのハイエンドチップ製造分野に適用されるレーザーウエハ暗号切断装置を提供できる精密レーザー機器メーカーが存在します。2020年には、深圳の大手レーザー企業が、ガラスとシリコンのスライスの分離を実現するレーザー剥離装置を開発し、ハイエンド半導体チップの製造に利用できるようになりました。

レーザー切断チップウェーハ

2022年半ば、武漢のレーザー企業が全自動レーザー改質切断装置を発表し、チップ分野のレーザー表面処理に成功しました。この装置は、高精度フェムト秒レーザーと極めて低いパルスエネルギーを用いて、ミクロン単位の半導体材料表面をレーザー改質することで、半導体光電デバイスの性能を大幅に向上させました。この装置は、シリコンチップ、MEMSセンサーチップ、CMOSチップなど、高コストで狭チャネル（≥20um）の化合物半導体SiC、GaAs、LiTaO3などのウェーハチップ内部改質切断に適しています。

中国はリソグラフィー装置の主要な技術的問題に取り組んでおり、それがリソグラフィー装置の使用に関連するエキシマレーザーと極端紫外線レーザーの需要を促進することになるが、中国ではこれまでこの分野の研究はほとんど行われていない。

ハイエンドおよびチップ用の精密レーザー加工ヘッドが次のブームの波になるかもしれない

中国の半導体チップ産業はこれまで弱体であったため、レーザー加工チップに関する研究と応用はほとんど行われておらず、当初は下流の民生用電子製品の端末組立に利用されていました。今後、中国における精密レーザー加工の主要市場は、一般電子部品の加工から上流の材料やキーコンポーネント、特に半導体材料、バイオメディカル、ポリマー材料の製造へと徐々に移行していくでしょう。

半導体チップ業界におけるレーザー応用プロセスはますます発展していくでしょう。高精度チップ製品の場合、非接触光加工は最適な方法です。チップの需要が急増していることから、チップ業界は精密レーザー加工装置の次なる需要拡大に貢献する可能性が非常に高いでしょう。