Waar ligt de volgende bloeiperiode voor precisielaserbewerking?

Nog niet zo lang geleden kondigde Apple Inc. officieel de release van de nieuwe generatie iPhone 14 aan, waarmee het bedrijf de gewoonte van één update per jaar voortzet. Veel gebruikers waren verbaasd dat "de iPhone alweer de 14e generatie heeft bereikt". Het toestel werd in China al snel meer dan 1 miljoen keer online besteld. De iPhone blijft populair onder jongeren.

Smartphones zorgden voor de eerste vraag naar precisielaserbewerking.

Meer dan tien jaar geleden, toen smartphones net op de markt kwamen, stond de industriële lasertechnologie nog op een laag niveau. Fiberlasers en ultrasnelle lasers waren nieuw en onbekend op de Chinese markt, laat staan ​​precisielaserbewerking. Sinds 2011 wordt precisielasermarkering met een laag vermogen geleidelijk aan toegepast in China. Destijds werd er gesproken over groene lasers met een laag vermogen en ultraviolette lasers. Nu worden ultrasnelle lasers steeds vaker commercieel ingezet en is er veel te doen over ultrasnelle precisielaserbewerking.

De massale toepassing van precisielaserbewerking wordt grotendeels gedreven door de ontwikkeling van smartphones. De productie van camera-onderdelen zoals schuifjes, vingerafdrukmodules, homeknoppen, camera-uitsparingen en het uitsnijden van onregelmatig gevormde telefoonpanelen, enzovoort, profiteert allemaal van de technologische doorbraak van ultrasnel laserprecisiesnijden. De belangrijkste Chinese fabrikanten van precisielaserbewerking richten zich voornamelijk op consumentenelektronica. Met andere woorden, de laatste bloeiperiode van precisielaserbewerking wordt aangedreven door consumentenelektronica, met name smartphones en beeldschermen.

Lasersnijden van panelen

Sinds 2021 vertonen consumentenproducten zoals smartphones, wearables en beeldschermen een dalende trend, wat leidt tot een zwakkere vraag naar verwerkingsapparatuur voor consumentenelektronica en een grotere druk op de groei ervan. Kan de nieuwe iPhone 14 dan een nieuwe opleving in de verwerkingsindustrie teweegbrengen? Gezien de huidige trend dat mensen minder geneigd zijn een nieuwe telefoon te kopen, is het echter vrijwel zeker dat smartphones niet zullen bijdragen aan een nieuwe groei in de marktvraag. 5G en opvouwbare telefoons, die een paar jaar geleden populair waren, kunnen slechts gedeeltelijk de voorraad vervangen. Waar zal de volgende opleving in de vraag naar precisielaserbewerking dan vandaan komen?

De opkomst van de Chinese halfgeleider- en chipindustrie

China is een ware fabriek van de wereld. In 2020 was de toegevoegde waarde van de Chinese maakindustrie goed voor 28,5% van het wereldwijde aandeel. Deze enorme Chinese maakindustrie biedt een enorm marktpotentieel voor laserbewerking en -productie. De Chinese maakindustrie kent echter een zwakke technologische ontwikkeling in de beginfase, en de meeste bedrijven bevinden zich in het midden- en lagere segment. Het afgelopen decennium is er echter grote vooruitgang geboekt in sectoren zoals machinebouw, transport, energie, scheepvaart, lucht- en ruimtevaart, productieapparatuur, enzovoort, waaronder de ontwikkeling van lasers en laserapparatuur. Hierdoor is de kloof met het internationale geavanceerde niveau aanzienlijk kleiner geworden.

Volgens statistieken van de Semiconductor Industry Association bouwt China het snelst nieuwe chipfabrieken ter wereld. Naar verwachting zullen eind 2024 31 grote fabrieken, gericht op beproefde processen, gereed zijn. Dit tempo overtreft ruimschoots de 19 fabrieken die in dezelfde periode in Taiwan, China, in gebruik zullen worden genomen, evenals de 12 fabrieken die in de Verenigde Staten worden verwacht.

Nog niet zo lang geleden kondigde China aan dat de geïntegreerde-circuitindustrie in Shanghai de 14nm-chipfabricage heeft doorbroken en een zekere massaproductieschaal heeft bereikt. Voor sommige chips van meer dan 28nm, die worden gebruikt in huishoudelijke apparaten, auto's en communicatieapparatuur, beschikt China over een zeer volwassen productieproces en kan het perfect voldoen aan de algehele vraag naar de meeste chips in eigen land. Met de invoering van de Amerikaanse CHIPS Act is de concurrentie op het gebied van chiptechnologie tussen China en de Verenigde Staten heviger geworden, wat kan leiden tot een overschot aan aanbod. In 2021 daalde de Chinese import van chips aanzienlijk.

Laserbewerkte chip

De laser die gebruikt wordt bij de verwerking van halfgeleiderchips.

Wafers zijn de basismaterialen voor halfgeleiderproducten en chips, die na de groei mechanisch gepolijst moeten worden. In een later stadium is het snijden van wafers, ook wel waferdicing genoemd, van groot belang. De vroege technologie voor het snijden van wafers met DPSS-lasers met korte pulsen is ontwikkeld en volwassen geworden in Europa en de Verenigde Staten. Naarmate het vermogen van ultrasnelle lasers toeneemt, zal het gebruik ervan in de toekomst geleidelijk aan de norm worden, met name bij processen zoals het snijden van wafers, het boren van microgaten en gesloten bètatests. De potentiële vraag naar ultrasnelle laserapparatuur is relatief groot.

Er bestaan ​​nu in China fabrikanten van precisielaserapparatuur die wafer-sleufmachines kunnen leveren, die gebruikt kunnen worden voor het sleuven van 12-inch wafers met een 28nm-proces, en laserapparatuur voor het cryptosnijden van wafers, toegepast in de productie van MEMS-sensorchips, geheugenchips en andere hoogwaardige chipfabricage. In 2020 ontwikkelde een groot laserbedrijf in Shenzhen laserontbindingsapparatuur voor het scheiden van glas- en siliciumlagen, die gebruikt kan worden voor de productie van hoogwaardige halfgeleiderchips.

Lasersnijden van chipwafels

Halverwege 2022 introduceerde een laserbedrijf in Wuhan een volledig automatische lasergestuurde snijmachine, die met succes werd toegepast voor laseroppervlaktebehandeling van chips. Het apparaat maakt gebruik van een uiterst nauwkeurige femtoseconde laser met een zeer lage pulsenergie om laserbewerkingen uit te voeren op het oppervlak van halfgeleidermaterialen in het micronbereik, waardoor de prestaties van halfgeleider-opto-elektronische apparaten aanzienlijk worden verbeterd. De machine is geschikt voor het intern bewerken van dure, smalkanaals (≥20 µm) samengestelde halfgeleiders zoals SiC, GaAs, LiTaO3 en andere waferchips, zoals siliciumchips, MEMS-sensorchips, CMOS-chips, enzovoort.

China pakt belangrijke technische problemen van lithografiemachines aan, wat de vraag naar excimerlasers en extreem-ultraviolette lasers voor het gebruik van lithografiemachines zal stimuleren. Er is echter in China tot nu toe weinig onderzoek op dit gebied gedaan.

Precisielaserkoppen voor hoogwaardige chips en andere toepassingen zouden wel eens de volgende grote trend kunnen worden.

Vanwege de zwakke positie van de Chinese halfgeleiderchipindustrie was er voorheen weinig onderzoek naar en toepassing van laserbewerkingchips, die aanvankelijk vooral werden gebruikt bij de eindassemblage van consumentenelektronica. In de toekomst zal de belangrijkste markt voor precisielaserbewerking in China geleidelijk verschuiven van de bewerking van algemene elektronische onderdelen naar de verwerking van grondstoffen en sleutelcomponenten, met name voor de productie van halfgeleidermaterialen, biomedische materialen en polymeren.

Er zullen steeds meer laserapplicatieprocessen in de halfgeleiderchipindustrie worden ontwikkeld. Voor zeer nauwkeurige chipproducten is contactloze optische bewerking de meest geschikte methode. Met de enorme vraag naar chips zal de chipindustrie naar verwachting een belangrijke bijdrage leveren aan de volgende golf van vraag naar precisielaserbewerkingsapparatuur.