Hvor er den neste runden med boom innen presisjonslaserbehandling?

For ikke lenge siden, Apple Inc. annonserte offisielt lanseringen av den nye generasjonen av iPhone 14, og beholdt vanen med én oppdatering i året. Mange brukere er sjokkerte over at «iPhone har utviklet seg til 14. generasjon». Og den vant raskt over 1 million nettbestillinger i det kinesiske markedet. iPhone er fortsatt populær blant unge mennesker.

Smarttelefoner utløste den første runden med etterspørsel etter presisjonslaserbehandling

For mer enn et tiår siden, da smarttelefoner nettopp ble lansert, var industriell laserbehandlingsteknologi fortsatt på et lavt nivå. Fiberlaser og ultrahurtig laser var nye ting og blanke ting på det kinesiske markedet, for ikke å si presisjonslaserprosessering. Siden 2011 har lavkvalitets presisjonslasermerking blitt gradvis brukt i Kina. På den tiden ble det diskutert grønn laser med liten effekt og ultrafiolett laser. Og nå har ultrahurtig laser gradvis blitt brukt til kommersielle formål, og det snakkes om ultrahurtig presisjonslaserprosessering.

Masseanvendelsen av presisjonslaserprosessering er i stor grad drevet av smarttelefonutvikling. Produksjoner av kameraslides, fingeravtrykksmoduler, HOME-taster, blindhull for kameraer og uregelmessige skjæringer av mobiltelefonpaneler osv. drar alle nytte av det teknologiske gjennombruddet innen ultrahurtig laserpresisjonsskjæring. Presisjonsbehandlingsvirksomheten til de viktigste kinesiske produsentene av laserpresisjonsbehandling er innen forbrukerelektronikk. Det vil si at den siste runden med boom innen presisjonslaserprosessering er drevet av forbrukerelektronikk, spesielt smarttelefoner og skjermpaneler.

Laserskjæring av paneler

Siden 2021 har forbrukerprodukter som smarttelefoner, bærbare armbånd og skjermpaneler vist en nedadgående trend, noe som har ført til svakere etterspørsel etter prosesseringsutstyr for forbrukerelektronikk og større press på veksten. Så kan den nye iPhone 14 starte en ny runde med prosesseringsboom? Men ut fra den nåværende trenden om at folk er mindre villige til å kjøpe en ny telefon, er det nesten sikkert at smarttelefoner ikke kan bidra til den nye veksten i markedsetterspørselen. 5G- og sammenleggbare telefoner som var populære for noen år siden, kan bare medføre delvis utskifting av standardmodeller. Så, hvor kan den neste runden med økning i etterspørselen innen presisjonslaserprosessering være?

Fremveksten av Kinas halvleder- og chipindustri

Kina er en veritabel verdensfabrikk. I 2020 utgjorde merverdien til Kinas produksjonsindustri 28,5 % av verdensandelen. Det er den enorme kinesiske produksjonsindustrien som bringer et enormt markedspotensial for laserprosessering og -produksjon. Kinas produksjonsindustri har imidlertid en svak teknisk akkumulering i den tidlige fasen, og de fleste av dem er mellom- og lavprisindustrier. Det siste tiåret har det vært store fremskritt innen maskineri, transport, energi, marinteknikk, luftfart, produksjonsutstyr osv., inkludert utvikling av lasere og laserutstyr, noe som har redusert gapet til det internasjonale avanserte nivået betraktelig.

Ifølge statistikk fra Semiconductor Industry Association er Fastlands-Kina verdens raskeste fabrikkbygger, med 31 store fabrikker som fokuserer på modne prosesser som forventes å være ferdige innen utgangen av 2024. Hastigheten har i stor grad overgått de 19 fabrikkene som er planlagt satt i drift i Taiwan, Kina i samme periode, samt de 12 fabrikkene som forventes i USA.

For ikke lenge siden annonserte Kina at Shanghais integrerte kretsindustri har brutt gjennom 14nm-brikkeprosessen og oppnådd en viss masseproduksjonsskala. For noen av brikkene over 28nm som brukes i husholdningsapparater, biler og kommunikasjon, kan Kina skryte av en svært moden produksjonsprosess, og kan perfekt møte den totale etterspørselen etter de fleste brikkene internt. Med introduksjonen av USA I følge CHIPS-loven er konkurransen om chipteknologi mellom Kina og USA mer intens, og det kan være et overskudd av forsyninger. 2021  opplevde en betydelig nedgang i Kinas import av chips.

Laserbehandlet chip

Laseren som brukes i prosessering av halvlederbrikker

Wafere er basismaterialene i halvlederprodukter og brikker, som må poleres mekanisk etter vekst. I det senere stadiet er waferskjæring, også kjent som waferdicing, av stor betydning. Den tidlige kortpulsede DPSS-laserskjæreteknologien for waferskjæring har blitt utviklet og modnet i Europa og USA. Etter hvert som effekten til ultrahurtige lasere øker, vil bruken av dem gradvis bli mainstream i fremtiden, spesielt i prosedyrer som waferskjæring, mikroboring av hull og lukkede betatester. Etterspørselspotensialet for ultrahurtig laserutstyr er relativt stort.

Nå finnes det produsenter av presisjonslaserutstyr i Kina som kan tilby wafer-slissingsutstyr, som kan brukes til overflateslissing av 12-tommers wafere under 28nm-prosess, og laserwafer-kryptoskjæreutstyr brukt på MEMS-sensorbrikker, minnebrikker og andre high-end-brikkeproduksjonsfelt. I 2020 utviklet et stort laserfirma i Shenzhen laseravbindingsutstyr for å realisere separasjon av glass- og silisiumskiver, og utstyret kan brukes til å produsere avanserte halvlederbrikker.

Laserskjærende chip wafer

Midt i 2022 lanserte en laserbedrift i Wuhan helautomatisk lasermodifisert skjæreutstyr, som ble brukt med suksess til laseroverflatebehandling innen flis. Enheten bruker en høypresisjons femtosekundlaser og ekstremt lav pulsenergi for å utføre lasermodifisering på overflaten av halvledermaterialer i mikronområdet, og forbedrer dermed ytelsen til halvlederoptoelektroniske enheter betraktelig. Utstyret er egnet for dyr, smalkanals (≥20um) sammensatte halvledere SiC, GaAs, LiTaO3 og andre interne modifikasjonsskjæring av waferbrikker, for eksempel silisiumbrikker, MEMS-sensorbrikker, CMOS-brikker osv. 

Kina takler viktige tekniske problemer knyttet til litografimaskiner, noe som vil drive etterspørselen etter excimerlasere og ekstreme ultrafiolette lasere knyttet til bruk av litografimaskiner, men det finnes lite forskning på dette feltet i Kina tidligere.

Presisjonslaserhoder for avanserte prosesseringssystemer og brikker kan bli den neste trendbølgen

På grunn av svakheten i Kinas halvlederbrikkeindustri tidligere, var det lite forskning og anvendelser av laserbehandlingsbrikker, som først ble brukt i terminalmontering av nedstrøms forbrukerelektroniske produkter. I fremtiden vil hovedmarkedet for presisjonslaserprosessering i Kina gradvis bevege seg fra prosessering av generelle elektroniske deler til oppstrømsmaterialer og nøkkelkomponenter, spesielt fremstilling av halvledermaterialer, biomedisinske materialer og polymermaterialer.

Flere og flere laserapplikasjonsprosesser i halvlederbrikkeindustrien vil bli utviklet. For høypresisjonsbrikkeprodukter er kontaktløs optisk prosessering den mest passende metoden. Med den enorme etterspørselen etter brikker, er det svært sannsynlig at brikkeindustrien vil bidra til neste runde med etterspørsel etter presisjonslaserbehandlingsutstyr.