Kur ir nākamā uzplaukuma kārta precīzās lāzerapstrādes jomā?

Ne tik sen Apple Inc. oficiāli paziņoja par jaunās paaudzes iPhone 14 izlaišanu, saglabājot ieradumu veikt vienu atjauninājumu gadā. Daudzi lietotāji ir šokēti, ka "iPhone ir attīstījies līdz 14. paaudzei". Un tas ātri vien ieguva vairāk nekā 1 miljonu tiešsaistes rezervāciju Ķīnas tirgū. iPhone joprojām ir populārs jauniešu vidū.

Viedtālruņi izraisīja pirmo pieprasījuma kārtu pēc precīzas lāzerapstrādes

Pirms vairāk nekā desmit gadiem, kad viedtālruņi tikko tika laisti klajā, rūpnieciskās lāzerapstrādes tehnoloģijas joprojām bija zemā līmenī. Šķiedru lāzers un īpaši ātrs lāzers bija jaunas lietas un tukšas Ķīnas tirgū, nemaz nerunājot par precīzu lāzerapstrādi. Kopš 2011. gada Ķīnā pakāpeniski tiek pielietota zemas klases precīza lāzera marķēšana. Tajā laikā tika apspriests mazas jaudas cietā impulsa zaļais lāzers un ultravioletais lāzers. Un tagad īpaši ātrs lāzers pakāpeniski tiek izmantots komerciāliem mērķiem, un tiek runāts par īpaši ātru precīzu lāzerapstrādi.

Precīzas lāzerapstrādes masveida pielietošanu lielā mērā veicina viedtālruņu attīstība. Kameru slaidu, pirkstu nospiedumu moduļu, HOME taustiņu, kameru aklo caurumu un neregulāras formas mobilo tālruņu paneļu griešanas u. c. izgatavošana gūst labumu no īpaši ātras lāzergriešanas tehnoloģiskā sasnieguma. Galveno Ķīnas lāzerprecīzās apstrādes ražotāju precīzās apstrādes bizness ir saistīts ar plaša patēriņa elektroniku. Tas nozīmē, ka pēdējo precīzās lāzerapstrādes uzplaukuma kārtu nodrošina plaša patēriņa elektronika, īpaši viedtālruņi un displeju paneļi.

Lāzera paneļu griešana

Kopš 2021. gada patēriņa preču, piemēram, viedtālruņu, valkājamo aproču un displeju paneļu, pieprasījums ir pasliktinājies, kā rezultātā pieprasījums pēc patēriņa elektronikas apstrādes iekārtām ir samazinājies, un tas rada lielāku spiedienu uz to izaugsmi. Tātad, vai jaunais iPhone 14 var aizsākt jaunu apstrādes uzplaukuma kārtu? Taču, spriežot pēc pašreizējās tendences, ka cilvēki ir mazāk gatavi iegādāties jaunu tālruni, ir gandrīz droši, ka viedtālruņi nevarēs veicināt jaunu tirgus pieprasījuma pieaugumu. 5G un salokāmie tālruņi, kas bija populāri pirms dažiem gadiem, var nodrošināt tikai daļēju krājumu nomaiņu. Tātad, kur varētu būt nākamais pieprasījuma pieaugums precīzās lāzerapstrādes jomā?

Ķīnas pusvadītāju un mikroshēmu nozares uzplaukums

Ķīna ir īsta pasaules rūpnīca. 2020. gadā Ķīnas apstrādes rūpniecības pievienotā vērtība veidoja 28,5% no pasaules tirgus daļas. Tieši Ķīnas milzīgā ražošanas nozare rada milzīgu tirgus potenciālu lāzerapstrādei un ražošanai. Tomēr Ķīnas ražošanas nozarei agrīnā stadijā ir vāja tehniskā uzkrāšanās, un lielākā daļa no tām ir vidējās un zemās klases nozares. Pēdējā desmitgadē ir vērojams liels progress mašīnbūvē, transportā, enerģētikā, jūras inženierijā, kosmiskajā aviācijā, ražošanas iekārtās utt., tostarp lāzeru un lāzeriekārtu attīstībā, kas ir ievērojami samazinājis plaisu no starptautiskā progresīvā līmeņa.

Saskaņā ar Pusvadītāju rūpniecības asociācijas statistiku, kontinentālā Ķīna ir pasaulē ātrākā rūpnīcu veidotāja, un līdz 2024. gada beigām ir paredzēts pabeigt 31 lielu rūpnīcu, kas koncentrējas uz nobriedušu procesu; ātrums ir ievērojami pārsniedzis 19 rūpnīcas, kuru nodošana ekspluatācijā plānota Taivānā, Ķīnā, tajā pašā laika posmā, kā arī 12 rūpnīcas, kas paredzētas Amerikas Savienotajās Valstīs.

Ne tik sen Ķīna paziņoja, ka Šanhajas integrēto shēmu rūpniecība ir pārvarējusi 14 nm mikroshēmu procesu un sasniegusi noteiktu masveida ražošanas apjomu. Attiecībā uz dažām mikroshēmām, kuru garums pārsniedz 28 nm un kuras tiek izmantotas sadzīves tehnikā, automašīnās un sakaros, Ķīna lepojas ar pārāk nobriedušu ražošanas procesu un var pilnībā apmierināt kopējo pieprasījumu pēc lielākās daļas mikroshēmu iekšēji. Ar ASV ieviešanu Saskaņā ar CHIPS likumu mikroshēmu tehnoloģiju konkurence starp Ķīnu un Amerikas Savienotajām Valstīm ir intensīvāka, un var rasties piedāvājuma pārpalikums. 2021  piedzīvoja ievērojamu čipsu importa samazināšanos no Ķīnas.

Lāzera apstrādāta mikroshēma

Lāzers, ko izmanto pusvadītāju mikroshēmu apstrādē

Plāksnes ir pusvadītāju izstrādājumu un mikroshēmu pamatmateriāli, kas pēc audzēšanas ir mehāniski jānoslīpē. Vēlākā posmā liela nozīme ir vafeļu griešanai, kas pazīstama arī kā vafeļu sagriešana kubiņos. Agrīnā īso impulsu DPSS lāzera vafeļu griešanas tehnoloģija ir izstrādāta un nobriedusi Eiropā un Amerikas Savienotajās Valstīs. Pieaugot īpaši ātro lāzeru jaudai, to izmantošana nākotnē pakāpeniski kļūs par galveno praksi, īpaši tādās procedūrās kā plākšņu griešana, mikrourbšana un slēgti beta testi. Īpaši ātru lāzeriekārtu pieprasījuma potenciāls ir salīdzinoši liels.

Tagad Ķīnā pastāv precīzijas lāzeriekārtu ražotāji, kas var nodrošināt vafeļu rievošanas iekārtas, ko var izmantot 12 collu vafeļu virsmas rievošanai 28 nm procesā, un lāzera vafeļu kriptogriešanas iekārtas, ko izmanto MEMS sensoru mikroshēmām, atmiņas mikroshēmām un citām augstas klases mikroshēmu ražošanas jomām. 2020. gadā liels lāzeru uzņēmums Šeņdžeņā izstrādāja lāzera atdalīšanas iekārtas stikla un silīcija šķēļu atdalīšanai, un šīs iekārtas var izmantot augstas klases pusvadītāju mikroshēmu ražošanai.

Lāzergriešanas mikroshēmas vafele

2022. gada vidū kāds lāzeru uzņēmums Uhaņā debitēja ar pilnībā automātisku lāzermodificētu griešanas iekārtu, kas tika veiksmīgi pielietota lāzera virsmas apstrādei mikroshēmu jomā. Ierīce izmanto augstas precizitātes femtosekundes lāzeru un ārkārtīgi zemu impulsa enerģiju, lai veiktu lāzera modifikāciju uz pusvadītāju materiālu virsmas mikronu diapazonā, tādējādi ievērojami uzlabojot pusvadītāju optoelektronisko ierīču veiktspēju. Iekārta ir piemērota dārgu, šaurkanālu (≥20µm) saliktu pusvadītāju SiC, GaAs, LiTaO3 un citu vafeļu mikroshēmu iekšējās modifikācijas griešanai, piemēram, silīcija mikroshēmām, MEMS sensoru mikroshēmām, CMOS mikroshēmām utt. 

Ķīna risina litogrāfijas iekārtu galvenās tehniskās problēmas, kas veicinās pieprasījumu pēc eksimērlāzeriem un ekstremāli ultravioletajiem lāzeriem, kas saistīti ar litogrāfijas iekārtu izmantošanu, taču Ķīnā šajā jomā līdz šim ir veikti maz pētījumu.

Precīzas lāzera apstrādes galviņas augstas klases ierīcēm un mikroshēmām var kļūt par nākamo trakuma vilni

Ķīnas pusvadītāju mikroshēmu nozares vājuma dēļ iepriekš bija maz pētījumu un pielietojumu lāzera apstrādes mikroshēmās, kuras vispirms tika izmantotas patēriņa elektronisko produktu terminālu montāžā. Nākotnē galvenais precīzijas lāzera apstrādes tirgus Ķīnā pakāpeniski pāries no vispārējo elektronisko detaļu apstrādes uz augšupējiem materiāliem un galvenajām sastāvdaļām, īpaši pusvadītāju materiālu, biomedicīnas un polimēru materiālu sagatavošanu.

Pusvadītāju mikroshēmu nozarē tiks izstrādāti arvien vairāk lāzeru pielietošanas procesu. Augstas precizitātes mikroshēmu izstrādājumiem vispiemērotākā metode ir bezkontakta optiskā apstrāde. Ņemot vērā milzīgo pieprasījumu pēc mikroshēmām, mikroshēmu nozare, visticamāk, veicinās nākamo pieprasījuma kārtu pēc precīzijas lāzerapstrādes iekārtām.