Kur laukia kitas tikslaus lazerinio apdirbimo bumo etapas?

Ne taip seniai „Apple Inc.“ oficialiai paskelbė apie naujos kartos „iPhone 14“ išleidimą, išlaikydama įprotį kasmet atnaujinti telefoną. Daugelis vartotojų šokiruoti, kad „iPhone“ pasiekė 14-ąją kartą. Ir greitai Kinijos rinkoje jis užėmė daugiau nei 1 milijoną internetinių užsakymų. „iPhone“ vis dar populiarus tarp jaunų žmonių.

Išmanieji telefonai sukėlė pirmąjį tikslaus lazerinio apdirbimo paklausos etapą.

Prieš daugiau nei dešimtmetį, kai tik buvo pristatyti išmanieji telefonai, pramoninio lazerinio apdirbimo technologijos vis dar buvo žemo lygio. Pluošto lazeris ir itin greitas lazeris Kinijos rinkoje buvo naujiena ir dar tik pradinė stadija, jau nekalbant apie tikslų lazerinį apdirbimą. Nuo 2011 m. Kinijoje palaipsniui pradėtas taikyti žemos klasės tikslus lazerinis žymėjimas. Tuo metu buvo diskutuojama apie mažos galios kietojo impulso žaliąjį lazerį ir ultravioletinį lazerį. O dabar itin greitas lazeris palaipsniui naudojamas komerciniais tikslais ir kalbama apie itin greitą tikslų lazerinį apdirbimą.

Masinį tikslaus lazerinio apdirbimo taikymą daugiausia skatina išmaniųjų telefonų plėtra. Fotoaparatų skaidrių, pirštų atspaudų modulių, HOME klavišų, kamerų aklųjų angų ir netaisyklingos formos mobiliųjų telefonų ekranų pjovimo gaminių gamyba ir kt. yra itin spartaus lazerinio pjovimo technologinio proveržio rezultatas. Pagrindinių Kinijos lazerinio tiksliojo apdirbimo gamintojų tiksliojo apdirbimo verslas yra susijęs su plataus vartojimo elektronika. Kitaip tariant, paskutinį tikslaus lazerinio apdirbimo bumo etapą skatina plataus vartojimo elektronika, ypač išmanieji telefonai ir ekranai.

Lazerinis plokščių pjovimas

Nuo 2021 m. tokių vartojimo prekių kaip išmanieji telefonai, nešiojamos apyrankės ir ekranai demonstravo mažėjimo tendenciją, dėl to sumažėjo vartojimo elektronikos apdorojimo įrangos paklausa ir padidėjo spaudimas jos augimui. Tad ar naujasis „iPhone 14“ gali pradėti naują apdorojimo bumo etapą? Tačiau, sprendžiant iš dabartinės tendencijos, kad žmonės mažiau nori pirkti naują telefoną, beveik neabejotina, kad išmanieji telefonai negali prisidėti prie naujo rinkos paklausos augimo. Prieš kelerius metus populiarūs 5G ir sulankstomi telefonai gali tik iš dalies pakeisti atsargas. Taigi, kur gali būti kitas tikslaus lazerinio apdirbimo paklausos augimo etapas?

Kinijos puslaidininkių ir lustų pramonės iškilimas

Kinija yra tikra pasaulinė gamykla. 2020 m. Kinijos gamybos pramonės pridėtinė vertė sudarė 28,5 % pasaulinės rinkos dalies. Būtent didžiulė Kinijos gamybos pramonė suteikia milžinišką rinkos potencialą lazerių apdirbimui ir gamybai. Tačiau Kinijos gamybos pramonė ankstyvajame etape pasižymi silpnu techniniu pažangumu, ir dauguma jos yra vidutinės ir žemos klasės pramonės šakos. Per pastarąjį dešimtmetį buvo padaryta didelė pažanga mašinų, transporto, energetikos, jūrų inžinerijos, aviacijos ir kosmoso, gamybos įrangos ir kt. srityse, įskaitant lazerių ir lazerinės įrangos plėtrą, kuri labai sumažino atotrūkį nuo tarptautinio pažangiojo lygio.

Remiantis Puslaidininkių pramonės asociacijos statistika, žemyninė Kinija yra sparčiausiai pasaulyje gamyklų kūrėja – iki 2024 m. pabaigos planuojama baigti statyti 31 didelę gamyklą, skirtą brandiems procesams; šis greitis gerokai viršija 19 gamyklų, kurias planuojama pradėti eksploatuoti Taivane, Kinijoje, tuo pačiu laikotarpiu, ir 12 gamyklų, kurias planuojama atidaryti Jungtinėse Valstijose.

Neseniai Kinija paskelbė, kad Šanchajaus integrinių grandynų pramonė peržengė 14 nm lustų gamybos proceso ribas ir pasiekė tam tikrą masinės gamybos mastą. Kai kurių buitinės technikos, automobilių ir ryšių lustų, kurių gamybos procesas didesnis nei 28 nm, atveju Kinija gali pasigirti gerokai išvystytu gamybos procesu ir puikiai patenkinti bendrą daugumos lustų paklausą šalyje. Įvedus JAV CHIPS įstatymą, Kinijos ir Jungtinių Valstijų konkurencija dėl lustų technologijų tapo dar intensyvesnė, todėl gali susidaryti pasiūlos perteklius. 2021 m. Kinijos lustų importas gerokai sumažėjo.

Lazeriu apdorotas lustas

Lazeris, naudojamas puslaidininkių lustų apdirbime

Plokštelės yra pagrindinė puslaidininkinių gaminių ir lustų medžiaga, kurią po užauginimo reikia mechaniškai poliruoti. Vėlesniame etape didelę reikšmę turi plokštelių pjovimas, dar žinomas kaip plokštelių kubeliais pjaustymas. Ankstyvoji trumpų impulsų DPSS lazerinio plokštelių pjovimo technologija buvo sukurta ir subrendo Europoje ir Jungtinėse Amerikos Valstijose. Didėjant itin sparčiųjų lazerių galiai, jų naudojimas ateityje palaipsniui taps pagrindine tendencija, ypač tokiose procedūrose kaip plokštelių pjovimas, mikrogręžimas, uždari beta bandymai. Itin sparčiųjų lazerinių įrenginių paklausos potencialas yra palyginti didelis.

Šiuo metu Kinijoje yra tiksliosios lazerinės įrangos gamintojų, galinčių tiekti plokštelių išpjovimo įrangą, kuri gali būti naudojama 12 colių plokštelių paviršiaus išpjovimui naudojant 28 nm procesą, ir lazerinę plokštelių kriptografinio pjovimo įrangą, skirtą MEMS jutiklių lustams, atminties lustams ir kitoms aukštos klasės lustų gamybos sritims. 2020 m. didelė lazerių įmonė Šendžene sukūrė lazerinę stiklo ir silicio sluoksnių atskyrimo įrangą, kuri gali būti naudojama aukštos klasės puslaidininkiniams lustams gaminti.

Lazerinio pjovimo drožlių vaflis

2022 m. viduryje Uhane įsikūrusi lazerių įmonė pristatė pilnai automatinę lazeriu modifikuoto pjovimo įrangą, kuri sėkmingai pritaikyta lazeriniam paviršiaus apdorojimui lustų srityje. Įrenginys naudoja didelio tikslumo femtosekundinį lazerį ir itin mažą impulso energiją, kad atliktų lazerinę puslaidininkinių medžiagų paviršiaus modifikaciją mikronų diapazone, taip gerokai pagerindamas puslaidininkinių optoelektroninių prietaisų našumą. Įranga tinka brangių, siaurakanalių (≥20 µm) sudėtinių puslaidininkinių SiC, GaAs, LiTaO3 ir kitų plokštelių lustų vidinės modifikacijos pjovimui, pavyzdžiui, silicio lustų, MEMS jutiklių lustų, CMOS lustų ir kt.

Kinija sprendžia pagrindines litografijos mašinų technines problemas, kurios skatins eksimerinių lazerių ir ekstremalių ultravioletinių lazerių, susijusių su litografijos mašinų naudojimu, paklausą, tačiau šioje srityje Kinijoje iki šiol atlikta mažai tyrimų.

Tikslios lazerinio apdorojimo galvutės, skirtos aukščiausios klasės įrenginiams ir lustams, gali tapti kita pamišimo banga

Dėl ankstesnio Kinijos puslaidininkių lustų pramonės silpnumo lazerinio apdorojimo lustų tyrimai ir pritaikymas buvo menki. Jie pirmiausia buvo naudojami vartotojų elektronikos gaminių terminalų surinkime. Ateityje pagrindinė tikslaus lazerinio apdorojimo rinka Kinijoje palaipsniui pereis nuo bendrųjų elektroninių dalių apdorojimo prie medžiagų ir pagrindinių komponentų, ypač puslaidininkinių medžiagų, biomedicininių ir polimerinių medžiagų paruošimo.

Puslaidininkių lustų pramonėje bus kuriama vis daugiau lazerinio taikymo procesų. Didelio tikslumo lustų gaminiams tinkamiausias metodas yra nekontaktinis optinis apdorojimas. Esant didelei lustų paklausai, lustų pramonė greičiausiai prisidės prie kito tikslaus lazerinio apdorojimo įrangos paklausos etapo.