Kur laukia kitas tikslaus lazerinio apdirbimo bumo etapas?

Ne taip seniai „Apple Inc.“ oficialiai paskelbė apie naujos kartos „iPhone 14“ išleidimą, išlaikydama įprotį kasmet gauti vieną atnaujinimą. Daugelis vartotojų yra šokiruoti, kad „iPhone“ išsivystė iki 14-osios kartos“. Ir greitai Kinijos rinkoje ji laimėjo 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 apdorojimo technologijos vis dar buvo žemo lygio. Pluošto lazeris ir itin greitas lazeris buvo nauji ir nepastovūs dalykai Kinijos rinkoje, 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 pamažu naudojamas komerciniais tikslais ir kalbama apie itin greitą tikslų lazerinį apdorojimą.

Masinį tikslaus lazerinio apdorojimo taikymą daugiausia skatina išmaniųjų telefonų kūrimas. Kamerų skaidrių, pirštų atspaudų modulių, HOME klavišų, kamerų aklųjų angų ir netaisyklingos formos mobiliųjų telefonų ekranų išpjovų gamyba ir kt. – visa tai pasinaudoja itin spartaus lazerinio pjovimo technologiniu proveržiu. Pagrindinių Kinijos lazerinio tikslumo apdorojimo gamintojų tikslaus apdorojimo 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. vartojimo prekių, tokių kaip išmanieji telefonai, nešiojamos apyrankės ir ekranai, paklausa mažėjo, todėl sumažėjo vartojimo elektronikos apdorojimo įrangos paklausa ir padidėjo spaudimas jos augimui. Taigi, ar naujasis „iPhone 14“ gali inicijuoti naują apdorojimo bumo etapą? Tačiau sprendžiant iš dabartinės tendencijos, kad žmonės vis mažiau nori pirkti naują telefoną, beveik neabejotina, kad išmanieji telefonai negalės prisidėti prie naujo rinkos paklausos augimo. Prieš kelerius metus populiarūs 5G ir sulankstomi telefonai gali pakeisti tik dalį atsargų. Taigi, kur gali būti kitas tiksliojo lazerinio apdirbimo paklausos augimo etapas?

Kinijos puslaidininkių ir lustų pramonės iškilimas

Kinija yra tikra pasaulio gamykla. 2020 m. Kinijos gamybos pramonės pridėtinė vertė sudarė 28,5 % pasaulinės dalies. Būtent didžiulė Kinijos gamybos pramonė suteikia milžinišką rinkos potencialą lazeriniam apdirbimui ir gamybai. Tačiau Kinijos gamybos pramonė ankstyvajame etape turi silpną techninį kaupimąsi, ir dauguma jos yra vidutinės ir žemos klasės pramonės šakos. Per pastarąjį dešimtmetį 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.

Ne taip seniai Kinija paskelbė, kad Šanchajaus integrinių grandynų pramonė įveikė 14 nm lustų procesą ir pasiekė tam tikrą masinės gamybos mastą. Kai kurių buitinės technikos, automobilių ir ryšių lustų, kurių storis didesnis nei 28 nm, atveju Kinija gali pasigirti itin brandžiu gamybos procesu ir gali puikiai patenkinti bendrą daugumos lustų paklausą. Įvedus JAV Priėmus CHIPS įstatymą, konkurencija tarp Kinijos ir Jungtinių Valstijų dėl lustų technologijų yra intensyvesnė, todėl gali susidaryti pasiūlos perteklius. 2021  pastebėtas reikšmingas traškučių importo iš Kinijos sumažėjimas.

Lazeriu apdorotas lustas

Lazeris, naudojamas puslaidininkių lustų apdirbime

Plokštelės yra pagrindinė puslaidininkinių gaminių ir lustų medžiaga, kurią po užauginimo reikia mechaniškai poliruoti. Vėlesniame etape labai svarbus yra plokštelių pjaustymas, dar vadinamas kubeliais. Ankstyvoji trumpųjų impulsų DPSS lazerinio plokštelių pjovimo technologija buvo sukurta ir subrendusi Europoje ir Jungtinėse Amerikos Valstijose. Didėjant itin greitų lazerių galiai, jų naudojimas ateityje pamažu taps pagrindiniu, ypač tokiose procedūrose kaip plokštelių pjovimas, mikrogręžimas, uždari beta testavimai. Itin greitos lazerinės įrangos paklausos potencialas yra palyginti didelis.

Dabar Kinijoje yra tikslios lazerinės įrangos gamintojų, kurie gali tiekti plokštelių pjovimo įrangą, kuri gali būti naudojama 12 colių plokštelių paviršiaus pjovimo staklėms, naudojant 28 nm procesą, ir lazerinę plokštelių kriptografinę pjovimo įrangą, naudojamą MEMS jutiklių lustams, atminties lustams ir kitoms aukštos klasės lustų gamybos sritims. 2020 m. didelė lazerių įmonė Šendžene sukūrė lazerinio stiklo ir silicio griežinėlių 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 modifikuotą pjovimo įrangą, kuri sėkmingai pritaikyta lazeriniam lustų paviršiaus apdorojimui. Įrenginys naudoja didelio tikslumo femtosekundinį lazerį ir itin mažą impulso energiją, kad atliktų lazerinę modifikaciją puslaidininkinių medžiagų paviršiuje mikronų diapazone, taip gerokai pagerindamas puslaidininkinių optoelektroninių prietaisų našumą. Įranga tinka brangių, siaurakanalių (≥20µm) sudėtinių puslaidininkių SiC, GaAs, LiTaO3 ir kitų plokštelių lustų vidinės modifikacijos pjovimui, pvz., 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 nedideli, ir jie pirmiausia buvo naudojami vartotojų elektronikos gaminių terminalų surinkime. Ateityje pagrindinė tikslaus lazerinio apdorojimo rinka Kinijoje palaipsniui pereis nuo bendrųjų elektroninių dalių apdorojimo prie tiekėjų medžiagų ir pagrindinių komponentų, ypač puslaidininkinių medžiagų, biomedicininių ir polimerinių medžiagų paruošimo.

Puslaidininkių lustų pramonėje bus kuriama vis daugiau lazerinių pritaikymo procesų. Didelio tikslumo lustų gaminiams tinkamiausias metodas yra nekontaktinis optinis apdorojimas. Dėl didžiulės lustų paklausos lustų pramonė labai tikėtina prisidės prie kito tikslaus lazerinio apdorojimo įrangos paklausos etapo.