Onde ocorrerá o próximo boom no processamento a laser de precisão?

Recentemente, a Apple Inc. anunciou oficialmente o lançamento da nova geração do iPhone 14, mantendo a tradição de uma atualização por ano. Muitos usuários ficaram surpresos com a evolução do iPhone para a 14ª geração. O aparelho rapidamente ultrapassou a marca de 1 milhão de reservas online no mercado chinês. O iPhone continua sendo muito popular entre os jovens.

Os smartphones deram início à primeira onda de demanda por processamento a laser de precisão.

Há mais de uma década, quando os smartphones estavam sendo lançados, a tecnologia de processamento a laser industrial ainda era rudimentar. Laser de fibra e laser ultrarrápido eram novidades no mercado chinês, sem falar no processamento a laser de precisão. Desde 2011, a marcação a laser de precisão de baixo custo vem sendo gradualmente aplicada na China. Naquela época, discutia-se o laser verde de pulso sólido de baixa potência e o laser ultravioleta. E agora, o laser ultrarrápido vem sendo gradualmente utilizado para fins comerciais, e o processamento a laser de precisão ultrarrápido é o assunto do momento.

A aplicação em massa do processamento a laser de precisão é impulsionada principalmente pelo desenvolvimento de smartphones. A produção de módulos de câmera, módulos de impressão digital, botões HOME, recortes cegos para câmeras e o corte de formatos irregulares em painéis de celulares, entre outros, se beneficiam do avanço tecnológico do corte a laser de precisão ultrarrápido. O negócio de processamento de precisão dos principais fabricantes chineses de processamento a laser de precisão está voltado para a eletrônica de consumo. Ou seja, o último boom no processamento a laser de precisão foi impulsionado pela eletrônica de consumo, especialmente smartphones e painéis de tela.

Corte de painéis a laser

Desde 2021, produtos de consumo como smartphones, pulseiras inteligentes e painéis de exibição têm apresentado uma tendência de queda, levando a uma menor demanda por equipamentos de processamento de eletrônicos de consumo e maior pressão sobre seu crescimento. Será que o novo iPhone 14 pode iniciar uma nova onda de crescimento no setor de processamento? Considerando a tendência atual de menor disposição para comprar novos celulares, é quase certo que os smartphones não contribuirão para um novo crescimento na demanda do mercado. O 5G e os celulares dobráveis, populares há alguns anos, podem apenas representar uma substituição parcial do estoque. Então, onde estará a próxima onda de aumento na demanda por processamento a laser de precisão?

A ascensão da indústria de semicondutores e chips da China

A China é uma verdadeira fábrica do mundo. Em 2020, o valor agregado da indústria manufatureira chinesa representou 28,5% do valor agregado mundial. É a enorme indústria manufatureira chinesa que oferece um imenso potencial de mercado para o processamento e a manufatura a laser. No entanto, a indústria manufatureira chinesa apresenta um baixo nível de acumulação tecnológica em seu estágio inicial, sendo a maioria de seus produtos indústrias de médio e baixo custo. A última década testemunhou um grande progresso em áreas como máquinas, transporte, energia, engenharia naval, aeroespacial, equipamentos de manufatura, entre outras, incluindo o desenvolvimento de lasers e equipamentos a laser, o que reduziu significativamente a diferença em relação ao nível avançado internacional.

De acordo com as estatísticas da Associação da Indústria de Semicondutores, a China continental é o país que mais rapidamente constrói fábricas de semicondutores, com 31 grandes fábricas focadas em processos consolidados, com previsão de conclusão até o final de 2024. Esse ritmo supera em muito as 19 fábricas programadas para entrar em operação em Taiwan, na China, durante o mesmo período, bem como as 12 fábricas previstas para os Estados Unidos.

Recentemente, a China anunciou que a indústria de circuitos integrados de Xangai ultrapassou a fase de fabricação de chips de 14 nm e atingiu uma escala de produção em massa considerável. Para alguns chips acima de 28 nm, utilizados em eletrodomésticos, automóveis e comunicações, a China possui um processo de produção extremamente maduro, capaz de atender perfeitamente à demanda interna da maioria dos chips. Com a implementação da Lei CHIPS dos EUA, a competição tecnológica entre a China e os Estados Unidos no setor de chips se intensificou, podendo haver um excedente de oferta. Em 2021, houve uma queda significativa nas importações de chips pela China.

Chip processado a laser

O laser usado no processamento de chips semicondutores

Os wafers são os materiais básicos de produtos semicondutores e chips, que precisam ser polidos mecanicamente após o crescimento. Em uma etapa posterior, o corte do wafer, também conhecido como fatiamento, é de grande importância. A tecnologia inicial de corte de wafers a laser DPSS de pulso curto foi desenvolvida e consolidada na Europa e nos Estados Unidos. Com o aumento da potência dos lasers ultrarrápidos, seu uso se tornará gradualmente predominante no futuro, especialmente em procedimentos como corte de wafers, microfuração e testes beta fechados. O potencial de demanda por equipamentos a laser ultrarrápidos é comparativamente grande.

Atualmente, existem fabricantes de equipamentos a laser de precisão na China que podem fornecer equipamentos de corte de wafers, aplicáveis ​​ao corte superficial de wafers de 12 polegadas com processo de 28 nm, e equipamentos de corte a laser para criptografia de wafers, utilizados na fabricação de chips de sensores MEMS, chips de memória e outros chips de alta tecnologia. Em 2020, uma grande empresa de laser em Shenzhen desenvolveu um equipamento de descolamento a laser para separar fatias de vidro e silício, equipamento este que pode ser utilizado na produção de chips semicondutores de alta tecnologia.

Corte a laser de chips e wafers

Em meados de 2022, uma empresa de tecnologia laser em Wuhan lançou um equipamento de corte a laser totalmente automatizado, aplicado com sucesso ao tratamento de superfície a laser na área de chips. O dispositivo utiliza um laser de femtosegundo de alta precisão e energia de pulso extremamente baixa para realizar a modificação a laser na superfície de materiais semicondutores na faixa de mícron, melhorando significativamente o desempenho de dispositivos optoeletrônicos semicondutores. O equipamento é adequado para o corte de modificação interna de chips semicondutores compostos de alto custo e canal estreito (≥20 µm) como SiC, GaAs, LiTaO3 e outros, como chips de silício, chips de sensores MEMS, chips CMOS, etc.

A China está a abordar problemas técnicos cruciais das máquinas de litografia, o que impulsionará a procura de lasers de excímero e lasers ultravioleta extremos relacionados com a utilização dessas máquinas, mas existe pouca investigação nesta área na China.

Cabeçotes de processamento a laser de precisão para chips de alta tecnologia podem se tornar a próxima grande tendência.

Devido à fragilidade da indústria de chips semicondutores na China no passado, houve pouca pesquisa e aplicação em chips processados ​​a laser, que foram inicialmente utilizados na montagem final de produtos eletrônicos de consumo. No futuro, o principal mercado para processamento a laser de precisão na China migrará gradualmente do processamento de componentes eletrônicos em geral para materiais e componentes-chave, especialmente a preparação de materiais semicondutores, biomédicos e poliméricos.

Cada vez mais processos de aplicação de laser serão desenvolvidos na indústria de chips semicondutores. Para produtos de alta precisão, o processamento óptico sem contato é o método mais adequado. Com a enorme demanda por chips, é muito provável que a indústria contribua para a próxima onda de demanda por equipamentos de processamento a laser de precisão.