प्रिसिजन लेझर प्रोसेसिंगमधील पुढील तेजी कुठे आहे?

काही काळापूर्वी, ॲपल इंक.ने दरवर्षी एक अपडेट देण्याची आपली सवय कायम ठेवत, आयफोन १४ च्या नवीन पिढीच्या आगमनाची अधिकृत घोषणा केली. 'आयफोन १४ व्या पिढीपर्यंत विकसित झाला आहे' हे पाहून अनेक वापरकर्त्यांना आश्चर्य वाटले. आणि त्याने चीनी बाजारपेठेत झटपट १० लाखांहून अधिक ऑनलाइन बुकिंग मिळवले. आयफोन अजूनही तरुणांमध्ये लोकप्रिय आहे.

स्मार्टफोनमुळे अचूक लेझर प्रक्रियेच्या मागणीची पहिली लाट सुरू झाली.

दशकभरापूर्वी, जेव्हा स्मार्टफोन नुकतेच बाजारात आले होते, तेव्हा औद्योगिक लेझर प्रक्रिया तंत्रज्ञान अजूनही प्राथमिक स्तरावर होते. फायबर लेझर आणि अल्ट्राफास्ट लेझर या चिनी बाजारपेठेत नवीन आणि अपरिचित गोष्टी होत्या, अचूक लेझर प्रक्रियेबद्दल तर बोलायलाच नको. २०११ पासून, चीनमध्ये कमी-किमतीच्या अचूक लेझर मार्किंगचा वापर हळूहळू सुरू झाला आहे. त्यावेळी, कमी-शक्तीच्या सॉलिड पल्स ग्रीन लेझर आणि अल्ट्राव्हायोलेट लेझरवर चर्चा झाली होती. आणि आता, अल्ट्राफास्ट लेझरचा व्यावसायिक कारणांसाठी हळूहळू वापर केला जात आहे, आणि अल्ट्राफास्ट अचूक लेझर प्रक्रियेबद्दल चर्चा होत आहे.

अचूक लेझर प्रक्रियेचा मोठ्या प्रमाणावरील वापर हा प्रामुख्याने स्मार्टफोनच्या विकासामुळे प्रेरित आहे. कॅमेरा स्लाईड्स, फिंगरप्रिंट मॉड्यूल्स, होम कीज, कॅमेरा ब्लाइंड होल्स आणि मोबाईल फोन पॅनेल्सचे अनियमित आकाराचे कटिंग इत्यादींच्या उत्पादनांना अतिवेगवान लेझर अचूक कटिंगच्या तंत्रज्ञानातील प्रगतीचा फायदा होतो. मुख्य चीनी लेझर अचूक प्रक्रिया उत्पादकांचा अचूक प्रक्रिया व्यवसाय हा ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्समधून येतो. म्हणजेच, अचूक लेझर प्रक्रियेतील तेजीची शेवटची लाट ही ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स, विशेषतः स्मार्टफोन्स आणि डिस्प्ले पॅनेल्समुळे चालविली गेली आहे.

लेझर पॅनल कटिंग

२०२१ पासून, स्मार्टफोन, मनगटावर घालता येणारे पट्टे आणि डिस्प्ले पॅनेल यांसारख्या ग्राहक उत्पादनांच्या विक्रीत घसरण दिसून आली आहे, ज्यामुळे ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स प्रक्रिया उपकरणांची मागणी कमी झाली आहे आणि त्याच्या वाढीवर अधिक दबाव आला आहे. तर मग, नवीन आयफोन १४ प्रक्रिया क्षेत्रात तेजीची एक नवीन लाट सुरू करू शकेल का? परंतु, लोक नवीन फोन खरेदी करण्यास कमी इच्छुक आहेत हा सध्याचा कल पाहता, हे जवळजवळ निश्चित आहे की स्मार्टफोन बाजारातील मागणीच्या नवीन वाढीमध्ये योगदान देऊ शकत नाहीत. काही वर्षांपूर्वी लोकप्रिय असलेले ५जी आणि फोल्डेबल फोन केवळ अंशतः मागणीची भरपाई करू शकतात. तर मग, अचूक लेझर प्रक्रियेतील मागणीच्या वाढीची पुढची लाट कोठे असू शकते?

चीनच्या सेमीकंडक्टर आणि चिप उद्योगाचा उदय

चीन हा खऱ्या अर्थाने जगाचा कारखाना आहे. २०२० मध्ये, चीनच्या उत्पादन उद्योगाचा मूल्यवर्धित वाटा जागतिक स्तरावर २८.५% होता. चीनच्या याच प्रचंड उत्पादन उद्योगामुळे लेझर प्रक्रिया आणि उत्पादनासाठी प्रचंड बाजारपेठेची क्षमता निर्माण झाली आहे. तथापि, चीनच्या उत्पादन उद्योगाचा तांत्रिक संचय सुरुवातीच्या टप्प्यात कमकुवत आहे आणि त्यातील बहुतेक उद्योग हे मध्यम आणि निम्न-स्तरीय आहेत. गेल्या दशकात यंत्रसामग्री, वाहतूक, ऊर्जा, सागरी अभियांत्रिकी, अंतराळ, उत्पादन उपकरणे इत्यादी क्षेत्रांमध्ये मोठी प्रगती झाली आहे, ज्यात लेझर आणि लेझर उपकरणांच्या विकासाचाही समावेश आहे, ज्यामुळे आंतरराष्ट्रीय प्रगत स्तरावरील अंतर मोठ्या प्रमाणात कमी झाले आहे.

सेमीकंडक्टर इंडस्ट्री असोसिएशनच्या आकडेवारीनुसार, मुख्य भूभाग चीन हा जगातील सर्वात वेगाने फॅब तयार करणारा देश आहे, जिथे २०२४ च्या अखेरपर्यंत परिपक्व प्रक्रियेवर लक्ष केंद्रित करणाऱ्या ३१ मोठ्या फॅब पूर्ण होण्याची अपेक्षा आहे; हा वेग, त्याच कालावधीत चीनच्या तैवानमध्ये कार्यान्वित होणाऱ्या १९ फॅब तसेच अमेरिकेत अपेक्षित असलेल्या १२ फॅबपेक्षा खूप जास्त आहे.

काही काळापूर्वीच, चीनने जाहीर केले की शांघाय इंटिग्रेटेड सर्किट उद्योगाने १४nm चिप प्रक्रिया पार केली असून मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनाचा एक विशिष्ट स्तर गाठला आहे. घरगुती उपकरणे, ऑटोमोबाईल आणि दळणवळण क्षेत्रात वापरल्या जाणाऱ्या २८nm वरील काही चिप्ससाठी, चीनकडे अत्यंत परिपक्व उत्पादन प्रक्रिया आहे आणि ते देशांतर्गत बहुतांश चिप्सची एकूण मागणी उत्तम प्रकारे पूर्ण करू शकतात. अमेरिकेच्या CHIPS कायद्याच्या अंमलबजावणीमुळे, चीन आणि अमेरिका यांच्यातील चिप तंत्रज्ञानाची स्पर्धा अधिक तीव्र झाली आहे आणि पुरवठ्यात अतिरिक्तता निर्माण होण्याची शक्यता आहे. २०२१ मध्ये चीनच्या चिप्सच्या आयातीत लक्षणीय घट दिसून आली.

लेझर प्रक्रिया केलेले चिप

सेमीकंडक्टर चिप्सच्या प्रक्रियेत वापरला जाणारा लेझर

वेफर्स हे सेमीकंडक्टर उत्पादने आणि चिप्सचे मूलभूत साहित्य आहे, ज्यांना निर्मितीनंतर यांत्रिकरित्या पॉलिश करण्याची आवश्यकता असते. नंतरच्या टप्प्यात, वेफर कटिंग, ज्याला वेफर डायसिंग असेही म्हणतात, अत्यंत महत्त्वाचे आहे. सुरुवातीचे शॉर्ट-पल्स DPSS लेझर वेफर कटिंग तंत्रज्ञान युरोप आणि अमेरिकेत विकसित होऊन परिपक्व झाले आहे. अल्ट्राफास्ट लेझर्सची शक्ती जसजशी वाढत जाईल, तसतसा भविष्यात त्याचा वापर हळूहळू मुख्य प्रवाहात येईल, विशेषतः वेफर कटिंग, मायक्रो-ड्रिलिंग होल्स, क्लोज्ड बीटा टेस्ट्स यांसारख्या प्रक्रियांमध्ये. अल्ट्राफास्ट लेझर उपकरणांची मागणीची क्षमता तुलनेने मोठी आहे.

आता, चीनमध्ये असे अचूक लेझर उपकरण उत्पादक अस्तित्वात आहेत जे वेफर स्लॉटिंग उपकरणे पुरवू शकतात, जी २८nm प्रक्रियेअंतर्गत १२-इंची वेफर्सच्या पृष्ठभागावर स्लॉटिंग करण्यासाठी वापरली जाऊ शकतात, तसेच MEMS सेन्सर चिप्स, मेमरी चिप्स आणि इतर उच्च-स्तरीय चिप उत्पादन क्षेत्रांमध्ये वापरली जाणारी लेझर वेफर क्रिप्टो कटिंग उपकरणेही पुरवतात. २०२० मध्ये, शेन्झेनमधील एका मोठ्या लेझर उद्योगाने काच आणि सिलिकॉनचे तुकडे वेगळे करण्यासाठी लेझर डिबॉन्डिंग उपकरण विकसित केले, आणि या उपकरणाचा वापर उच्च-स्तरीय सेमीकंडक्टर चिप्स तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

लेझर कटिंग चिप वेफर

२०२२ च्या मध्यास, वुहानमधील एका लेझर उद्योगाने पूर्ण-स्वयंचलित लेझर-सुधारित कटिंग उपकरण सादर केले, ज्याचा वापर चिप्सच्या क्षेत्रात लेझर पृष्ठभाग उपचारासाठी यशस्वीरित्या केला गेला. हे उपकरण मायक्रॉन श्रेणीतील सेमीकंडक्टर पदार्थांच्या पृष्ठभागावर लेझर सुधारणा करण्यासाठी उच्च-सुस्पष्टता फेमटोसेकंद लेझर आणि अत्यंत कमी पल्स ऊर्जेचा वापर करते, ज्यामुळे सेमीकंडक्टर ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांची कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात सुधारते. हे उपकरण सिलिकॉन चिप्स, MEMS सेन्सर चिप्स, CMOS चिप्स इत्यादींसारख्या महागड्या, अरुंद-चॅनल (≥२० मायक्रॉन) संयुक्त सेमीकंडक्टर SiC, GaAs, LiTaO3 आणि इतर वेफर चिप्सच्या अंतर्गत सुधारणा कटिंगसाठी योग्य आहे.

चीन लिथोग्राफी मशीनच्या प्रमुख तांत्रिक समस्यांवर काम करत आहे, ज्यामुळे लिथोग्राफी मशीनच्या वापराशी संबंधित एक्सायमर लेझर आणि अतिनील लेझरची मागणी वाढेल, परंतु चीनमध्ये या क्षेत्रात यापूर्वी फारसे संशोधन झालेले नाही.

उच्च दर्जाच्या वस्तू आणि चिप्ससाठीचे अचूक लेझर प्रोसेसिंग हेड्स हे पुढील काळातील लोकप्रियतेचे केंद्र बनू शकतात.

पूर्वी चीनच्या सेमीकंडक्टर चिप उद्योगातील कमकुवतपणामुळे, लेझर प्रोसेसिंग चिप्सवर फारसे संशोधन आणि अनुप्रयोग झाले नाहीत, ज्यांचा वापर सुरुवातीला ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक उत्पादनांच्या अंतिम टप्प्यातील असेंब्लीमध्ये केला जात होता. भविष्यात, चीनमधील अचूक लेझर प्रोसेसिंगची मुख्य बाजारपेठ हळूहळू सामान्य इलेक्ट्रॉनिक भागांच्या प्रक्रियेपासून, सुरुवातीच्या टप्प्यातील साहित्य आणि मुख्य घटकांकडे, विशेषतः सेमीकंडक्टर साहित्य, बायोमेडिकल आणि पॉलिमर साहित्याच्या निर्मितीकडे वळेल.

सेमीकंडक्टर चिप उद्योगात अधिकाधिक लेझर अनुप्रयोग प्रक्रिया विकसित केल्या जातील. उच्च-सुस्पष्टता असलेल्या चिप उत्पादनांसाठी, संपर्करहित ऑप्टिकल प्रक्रिया ही सर्वात योग्य पद्धत आहे. चिप्सच्या प्रचंड मागणीमुळे, चिप उद्योगाकडून सुस्पष्ट लेझर प्रक्रिया उपकरणांच्या मागणीच्या पुढील टप्प्यात योगदान मिळण्याची दाट शक्यता आहे.