Waar blijft de volgende ronde van bloei in precisielaserbewerking?

Nog niet zo lang geleden kondigde Apple Inc. officieel de release van de nieuwe generatie iPhone 14 aan, met één update per jaar als vaste gewoonte. Veel gebruikers zijn geschokt dat "de iPhone zich heeft ontwikkeld tot de 14e generatie". En de iPhone werd al snel meer dan 1 miljoen keer online besteld op de Chinese markt. De iPhone is nog steeds populair bij jongeren.

Smartphones zorgen voor eerste vraag naar precisielaserbewerking

Meer dan tien jaar geleden, toen smartphones net op de markt kwamen, stond de industriële laserbewerkingstechnologie nog op een laag niveau. Fiberlasers en ultrasnelle lasers waren nieuw en onbekend terrein op de Chinese markt, om nog maar te zwijgen van precisielaserbewerking. Sinds 2011 wordt in China geleidelijk aan precisielasermarkering op laag niveau toegepast. Destijds werd gesproken over groene lasers met een lage pulssterkte en ultraviolette lasers. En nu wordt ultrasnelle laser geleidelijk aan voor commerciële doeleinden gebruikt en wordt er gesproken over ultrasnelle precisielaserbewerking.

De massale toepassing van precisielaserbewerking wordt grotendeels gedreven door de ontwikkeling van smartphones. De productie van cameradia's, vingerafdrukmodules, home-toetsen, blinde cameragaten en het onregelmatig snijden van mobiele telefoonpanelen, enz., profiteert allemaal van de technologische doorbraak van ultrasnel laserprecisiesnijden. De belangrijkste Chinese fabrikanten van laserprecisiebewerking richten zich op consumentenelektronica. Met andere woorden, de laatste bloeiperiode in precisielaserbewerking wordt aangestuurd door consumentenelektronica, met name smartphones en displaypanelen.

Laserpaneel snijden

Sinds 2021 vertonen consumentenproducten zoals smartphones, draagbare polsbandjes en beeldschermen een dalende trend, wat leidt tot een zwakkere vraag naar apparatuur voor de verwerking van consumentenelektronica en een grotere druk op de groei ervan. Kan de nieuwe iPhone 14 een nieuwe golf van verwerkingshausse inluiden? Maar afgaande op de huidige trend dat mensen minder bereid zijn een nieuwe telefoon te kopen, is het vrijwel zeker dat smartphones niet kunnen bijdragen aan de nieuwe groei van de marktvraag. 5G en opvouwbare telefoons, die een paar jaar geleden populair waren, kunnen slechts gedeeltelijke vervanging van de voorraad opleveren. Dus, waar zou de volgende ronde van vraagstijging naar precisielaserbewerking kunnen plaatsvinden?

De opkomst van de Chinese halfgeleider- en chipindustrie

China is een ware wereldfabriek. In 2020 vertegenwoordigt de toegevoegde waarde van de Chinese maakindustrie 28,5% van het wereldaandeel. Het is een enorme Chinese maakindustrie met een enorm marktpotentieel voor laserbewerking en -productie. De Chinese maakindustrie kent echter een zwakke technische opbouw in de beginfase en bestaat voor het merendeel uit midden- en laagsegmentindustrieën. Het afgelopen decennium is er grote vooruitgang geboekt op het gebied van machines, transport, energie, maritieme techniek, lucht- en ruimtevaart, productieapparatuur, enz., inclusief de ontwikkeling van lasers en laserapparatuur, waardoor de kloof met het internationale geavanceerde niveau aanzienlijk is verkleind.

Volgens statistieken van de Semiconductor Industry Association is China de snelste fabbouwer ter wereld. Naar verwachting zullen tegen eind 2024 31 grote fabs die zich richten op volwassen processen, gereed zijn. De snelheid ligt aanzienlijk hoger dan de 19 fabs die in dezelfde periode in Taiwan (China) in gebruik worden genomen, en de 12 fabs die naar verwachting in de Verenigde Staten worden gebouwd.

Nog niet zo lang geleden kondigde China aan dat de Shanghai-industrie voor geïntegreerde schakelingen (IC's) het 14nm-chipproces heeft doorbroken en een zekere massaproductieschaal heeft bereikt. Voor sommige chips boven de 28nm die worden gebruikt in huishoudelijke apparaten, auto's en communicatie, beschikt China over een uiterst volwassen productieproces en kan het perfect voldoen aan de totale vraag naar de meeste chips intern. Met de invoering van de Amerikaanse CHIPS Act is de concurrentie op het gebied van chiptechnologie tussen China en de Verenigde Staten heviger geworden en kan er een aanbodoverschot ontstaan. In 2021 daalde de Chinese import van chips aanzienlijk.

Laserbewerkte chip

De laser die wordt gebruikt 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 wafer dicing genoemd, van groot belang. De vroege technologie voor het snijden van wafers met een korte puls DPSS-laser is ontwikkeld en tot wasdom gekomen in Europa en de Verenigde Staten. Naarmate het vermogen van ultrasnelle lasers toeneemt, zal het gebruik ervan in de toekomst geleidelijk aan mainstream worden, met name in procedures zoals het snijden van wafers, het microboren van gaten en gesloten bètatests. De vraag naar ultrasnelle laserapparatuur is relatief groot.

Er bestaan ​​nu fabrikanten van precisielaserapparatuur in China die waferslottingapparatuur kunnen leveren, die kan worden toegepast op het sleufoppervlak van 12-inch wafers met een 28nm-proces, en laserwafercrypto-snijapparatuur voor MEMS-sensorchips, geheugenchips en andere high-end chipproductiesectoren. In 2020 ontwikkelde een groot laserbedrijf in Shenzhen laserdebondingapparatuur om glas- en siliciumplakken te scheiden. Deze apparatuur kan worden gebruikt voor de productie van high-end halfgeleiderchips.

Lasersnijden van chipwafers

Medio 2022 introduceerde een laserbedrijf in Wuhan volautomatische lasergemodificeerde snijapparatuur, die met succes werd toegepast in laseroppervlaktebehandeling op het gebied van chips. Het apparaat maakt gebruik van een zeer nauwkeurige femtosecondelaser en extreem lage pulsenergie om lasermodificatie uit te voeren op het oppervlak van halfgeleidermaterialen in het micronbereik, wat de prestaties van opto-elektronische halfgeleidercomponenten aanzienlijk verbetert. De apparatuur is geschikt voor het snijden van dure, smalkanaals (≥20 µm) samengestelde halfgeleiders SiC, GaAs, LiTaO3 en andere waferchips met interne modificatie, zoals siliciumchips, MEMS-sensorchips, CMOS-chips, enz.

China pakt belangrijke technische problemen van lithografiemachines aan, wat de vraag naar excimerlasers en extreme ultraviolet-lasers voor gebruik in lithografiemachines zal stimuleren. Er is echter nog weinig onderzoek op dit gebied gedaan in China.

Precisielaserbewerkingskoppen voor high-end en chips kunnen de volgende golf van rage worden

Door de zwakte van de Chinese halfgeleiderchipindustrie was er voorheen weinig onderzoek en toepassing van laserbewerkingschips, die aanvankelijk werden gebruikt voor de terminalassemblage van consumentenelektronica. In de toekomst zal de belangrijkste markt voor precisielaserbewerking in China geleidelijk verschuiven van de verwerking van algemene elektronische onderdelen naar de verwerking van materialen en belangrijke componenten, met name de productie van halfgeleidermaterialen, biomedische materialen en polymeermaterialen.

Er zullen steeds meer laserapplicatieprocessen in de halfgeleiderchipindustrie worden ontwikkeld. Voor zeer precieze chipproducten is contactloze optische bewerking de meest geschikte methode. Gezien de enorme vraag naar chips zal de chipindustrie waarschijnlijk bijdragen aan de volgende ronde van vraag naar precisielaserbewerkingsapparatuur.