Нарийвчлалтай лазер боловсруулалтын дараагийн огцом өсөлт хаана байна вэ?

Саяхан Apple компани iPhone 14-ийн шинэ үеийг албан ёсоор зарлаж, жилд нэг удаа шинэчлэлт хийдэг зуршлаа хадгалсан. Олон хэрэглэгчид "iPhone 14 дэх үе рүү шилжсэн" гэж цочирдсон. Мөн энэ нь Хятадын зах зээл дээр 1 сая гаруй онлайн захиалга авсан. iPhone одоо ч залуу хүмүүсийн дунд алдартай хэвээр байна.

Ухаалаг гар утаснууд нарийн лазер боловсруулалтын эрэлтийн эхний ээлжийг эхлүүлэв

Арав гаруй жилийн өмнө ухаалаг гар утас дөнгөж худалдаанд гарах үед аж үйлдвэрийн лазер боловсруулах технологи доогуур түвшинд байсан. Шилэн лазер болон хэт хурдан лазер нь Хятадын зах зээл дээр шинэ зүйл бөгөөд хоосон зүйл байсан бөгөөд нарийн лазер боловсруулалт гэж хэлж болохгүй. 2011 оноос хойш Хятадад бага түвшний нарийвчлалтай лазер тэмдэглэгээг аажмаар хэрэглэж эхэлсэн. Тухайн үед бага чадлын хатуу импульсийн ногоон лазер болон хэт ягаан туяаны лазерын талаар ярилцаж байсан. Одоо хэт хурдан лазерыг аажмаар арилжааны зорилгоор ашиглаж эхэлсэн бөгөөд хэт хурдан нарийвчлалтай лазер боловсруулалтын талаар ярьж байна.

Нарийвчлалтай лазер боловсруулалтыг өргөн хүрээнд ашиглах нь ухаалаг гар утасны хөгжлөөс ихээхэн шалтгаалж байна. Камерын слайд, хурууны хээ модуль, HOME товчлуур, камерын нүх, жигд бус хэлбэртэй зүсэлттэй гар утасны самбар гэх мэт үйлдвэрлэлүүд нь хэт хурдан лазерын нарийвчлалтай зүсэлтийн технологийн нээлтээс ашиг хүртдэг. Хятадын гол лазерын нарийвчлалтай боловсруулалтын үйлдвэрлэгчдийн нарийвчлалтай боловсруулалтын бизнес нь хэрэглээний электроникийн салбар юм. Өөрөөр хэлбэл, нарийвчлалтай лазер боловсруулалтын сүүлийн үеийн өсөлт нь хэрэглээний электроник, ялангуяа ухаалаг гар утас, дэлгэцийн хавтангаар хангагдсан.

Лазер хавтангийн хайчилбар

2021 оноос хойш ухаалаг гар утас, зүүдэг бугуйвч, дэлгэцийн хавтан зэрэг хэрэглээний бүтээгдэхүүнүүд буурах хандлагатай байгаа нь хэрэглээний электроник боловсруулах тоног төхөөрөмжийн эрэлт буурч, өсөлтөд нь дарамт учруулж байна. Тэгэхээр шинэ iPhone14 нь боловсруулалтын шинэ үе шатыг эхлүүлж чадах уу? Гэхдээ хүмүүс шинэ утас худалдаж авах хүсэл багатай байгаа одоогийн чиг хандлагаас харахад ухаалаг гар утас зах зээлийн эрэлтийн шинэ өсөлтөд хувь нэмэр оруулж чадахгүй нь бараг тодорхой байна. Хэдэн жилийн өмнө алдартай байсан 5G болон эвхэгддэг утаснууд нь зөвхөн хэсэгчлэн нөөцийг орлох боломжтой. Тэгэхээр нарийн лазер боловсруулалтын эрэлтийн дараагийн үе шат хаана байж болох вэ?

Хятадын хагас дамжуулагч болон чип үйлдвэрлэлийн өсөлт

Хятад бол жинхэнэ дэлхийн үйлдвэр юм. 2020 онд Хятадын үйлдвэрлэлийн нэмэгдэл өртөг нь дэлхийн эзлэх хувь хэмжээний 28.5%-ийг эзэлж байна. Лазер боловсруулалт, үйлдвэрлэлийн асар их зах зээлийн боломжийг Хятадын асар том үйлдвэрлэлийн салбар бий болгож байна. Гэсэн хэдий ч Хятадын үйлдвэрлэлийн салбар эхний шатандаа техникийн хуримтлал сул байгаа бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь дунд болон доод түвшний салбарууд юм. Сүүлийн арван жилд машин механизм, тээвэр, эрчим хүч, далайн инженерчлэл, сансар судлал, үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмж гэх мэт салбарт асар их ахиц дэвшил гарсан бөгөөд үүнд лазер болон лазер тоног төхөөрөмжийн хөгжил зэрэг олон улсын дэвшилтэт түвшинтэй харьцуулахад ялгаа эрс багассан.

Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн холбооны статистик мэдээллээр эх газрын Хятад улс дэлхийн хамгийн хурдан үйлдвэрийн барилгачин бөгөөд 2024 оны эцэс гэхэд 31 том үйлдвэр ашиглалтад орох төлөвтэй байна; хурд нь мөн хугацаанд Хятадын Тайваньд ашиглалтад орохоор төлөвлөгдсөн 19 үйлдвэр, мөн АНУ-д ашиглалтад орохоор төлөвлөж буй 12 үйлдвэрээс хамаагүй давсан байна.

Саяхан Хятад улс Шанхайн нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэл 14 нм чипийн процессыг давж, тодорхой хэмжээний олноор үйлдвэрлэх хэмжээнд хүрсэн гэж мэдэгдсэн. Гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, автомашин, харилцаа холбооны салбарт ашигладаг 28 нм-ээс дээш чипүүдийн заримын хувьд Хятад улс үйлдвэрлэлийн процессоо давж гарсан бөгөөд ихэнх чипийн нийт эрэлтийг дотооддоо бүрэн хангаж чадна. АНУ-ын CHIPS хууль хэрэгжиж эхэлснээр Хятад, АНУ-ын хооронд чипийн технологийн өрсөлдөөн улам ширүүн болж, нийлүүлэлтийн илүүдэл үүсч болзошгүй юм. 2021 онд Хятадын чипийн импорт мэдэгдэхүйц буурсан.

Лазераар боловсруулсан чип

Хагас дамжуулагч чип боловсруулахад ашигладаг лазер

Ваферууд нь хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүн болон чипүүдийн үндсэн материал бөгөөд ургалтын дараа механикаар өнгөлөх шаардлагатай байдаг. Хожуу үе шатанд вафер зүсэх буюу вафер зүсэх нь маш чухал ач холбогдолтой юм. Богино импульсийн DPSS лазер вафер зүсэх технологийг Европ болон АНУ-д боловсруулж, боловсорсон. Хэт хурдан лазерын хүч нэмэгдэхийн хэрээр ирээдүйд, ялангуяа вафер зүсэх, бичил өрөмдлөгийн нүх гаргах, хаалттай бета туршилт зэрэг процедуруудад аажмаар түгээмэл хэрэглээ болох болно. Хэт хурдан лазерын тоног төхөөрөмжийн эрэлт хэрэгцээ харьцангуй өндөр байна.

Одоо Хятадад 28нм-ийн процессоор 12 инчийн ваферын гадаргуугийн үүрэнд ашиглаж болох ваферын үүрлэх төхөөрөмж, мөн MEMS мэдрэгч чип, санах ойн чип болон бусад өндөр зэрэглэлийн чип үйлдвэрлэлийн салбарт ашигладаг лазер ваферын крипто зүсэх төхөөрөмжийг нийлүүлэх боломжтой нарийн лазерын тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгчид байдаг. 2020 онд Шэньжэнь дэх томоохон лазерын үйлдвэр шил, цахиурын зүсмэлийг салгах лазерын холболтыг салгах төхөөрөмжийг боловсруулсан бөгөөд уг төхөөрөмжийг өндөр зэрэглэлийн хагас дамжуулагч чип үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно.

Лазераар зүсэх чипстэй вафли

2022 оны дунд үед Ухань хотын нэгэн лазерын үйлдвэр бүрэн автомат лазераар өөрчлөгдсөн зүсэх төхөөрөмжийг анх удаа нэвтрүүлсэн бөгөөд үүнийг чипний салбарт лазерын гадаргуугийн боловсруулалтад амжилттай ашигласан. Энэхүү төхөөрөмж нь микрон хүрээний хагас дамжуулагч материалын гадаргуу дээр лазерын өөрчлөлт хийхийн тулд өндөр нарийвчлалтай фемтосекундын лазер болон маш бага импульсийн энергийг ашигладаг бөгөөд ингэснээр хагас дамжуулагч оптоэлектрон төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг ихээхэн сайжруулдаг. Энэхүү төхөөрөмж нь өндөр өртөгтэй, нарийн сувагтай (≥20 мкм) нэгдлийн хагас дамжуулагч SiC, GaAs, LiTaO3 болон цахиурын чип, MEMS мэдрэгч чип, CMOS чип гэх мэт бусад вафер чипийн дотоод өөрчлөлтийг зүсэхэд тохиромжтой.

Хятад улс литографийн машинуудын гол техникийн асуудлуудыг шийдвэрлэж байгаа бөгөөд энэ нь литографийн машин ашиглахтай холбоотой экзимер лазер болон хэт ягаан туяаны лазерын эрэлтийг нэмэгдүүлэх боловч Хятадад энэ чиглэлээр өмнө нь судалгаа хийгээгүй байна.

Өндөр зэрэглэлийн болон чипүүдэд зориулсан нарийн лазер боловсруулах толгойнууд дараагийн галзуурлын давалгаа болж магадгүй юм

Хятадын хагас дамжуулагч чипийн салбар өмнө нь сул байсан тул лазер боловсруулах чипийн талаар судалгаа, хэрэглээ бага байсан бөгөөд анх хэрэглээний электрон бүтээгдэхүүний терминал угсралтад ашиглагдаж байжээ. Ирээдүйд Хятадын нарийн лазер боловсруулах гол зах зээл нь ерөнхий электрон эд ангиудыг боловсруулахаас дээш урсгалын материал болон гол бүрэлдэхүүн хэсгүүд, ялангуяа хагас дамжуулагч материал бэлтгэх, биоанагаах ухаан, полимер материал руу аажмаар шилжих болно.

Хагас дамжуулагч чипийн үйлдвэрлэлд лазерын хэрэглээний процессууд улам бүр хөгжих болно. Өндөр нарийвчлалтай чип бүтээгдэхүүний хувьд контактгүй оптик боловсруулалт хамгийн тохиромжтой арга юм. Чипийн эрэлт хэрэгцээ асар их байгаа тул чипийн үйлдвэрлэл нь нарийвчлалтай лазерын боловсруулалтын тоног төхөөрөмжийн дараагийн эрэлтэд хувь нэмэр оруулах магадлал өндөр байна.