Onde está a próxima onda de crescimento no processamento de precisão a laser?

Não muito tempo atrás, a Apple Inc. anunciou oficialmente o lançamento da nova geração do iPhone 14, mantendo o hábito de uma atualização por ano. Muitos usuários estão chocados ao saber que "o iPhone chegou à 14ª geração". E rapidamente conquistou mais de 1 milhão de reservas on-line no mercado chinês. O iPhone ainda é popular entre os jovens.

Os smartphones desencadearam a primeira rodada de demanda por processamento de laser de precisão

Mais de uma década atrás, quando os smartphones estavam sendo lançados, a tecnologia de processamento a laser industrial ainda estava em um nível baixo. O laser de fibra e o laser ultrarrápido eram novidades e estavam em falta no mercado chinês, sem falar no processamento de laser de precisão. Desde 2011, a marcação a laser de baixa precisão vem sendo gradualmente aplicada na China. Naquela época, foram discutidos o laser verde de pulso sólido de pequena potência e o laser ultravioleta. E agora, o laser ultrarrápido tem sido gradualmente usado para fins comerciais, e o processamento de laser de precisão ultrarrápido está sendo discutido.

A aplicação em massa do processamento de precisão a laser é amplamente impulsionada pelo desenvolvimento de smartphones. Produções de slides de câmera, módulos de impressão digital, teclas HOME, furos cegos de câmera e cortes de formas irregulares em painéis de celulares, etc., todos se beneficiam do avanço tecnológico do corte de precisão a laser ultrarrápido. O negócio de processamento de precisão dos principais fabricantes chineses de processamento de precisão a laser é de eletrônicos de consumo. Ou seja, a última onda de crescimento no processamento de precisão a laser é impulsionada por eletrônicos de consumo, especialmente smartphones e painéis de exibição.

Corte de painéis a laser

Desde 2021, produtos de consumo como smartphones, pulseiras vestíveis e painéis de exibição têm mostrado uma tendência de queda, levando a uma demanda mais fraca por equipamentos de processamento de eletrônicos de consumo e maior pressão sobre seu crescimento. Então, será que o novo iPhone 14 pode dar início a uma nova onda de crescimento no processamento? Mas, a julgar pela tendência atual de que as pessoas estão menos dispostas a comprar um novo telefone, é quase certo que os smartphones não conseguirão contribuir para o novo crescimento da demanda do mercado. Os telefones 5G e dobráveis, que eram populares há alguns anos, podem trazer apenas uma substituição parcial de estoque. Então, onde pode ocorrer a próxima onda de aumento de demanda em processamento de precisão a laser?

A ascensão da indústria de semicondutores e chips da China

A China é uma verdadeira fábrica de mundos. Em 2020, o valor agregado da indústria manufatureira da China representa 28,5% da participação mundial. É a enorme indústria de manufatura chinesa que traz um enorme potencial de mercado para processamento e fabricação de laser. No entanto, a indústria manufatureira da China tem uma fraca acumulação técnica no estágio inicial, e a maioria dela é composta por indústrias de médio e baixo porte. A última década testemunhou um grande progresso em máquinas, transporte, energia, engenharia marítima, aeroespacial, equipamentos de fabricação, etc., incluindo o desenvolvimento de lasers e equipamentos a laser, o que reduziu muito a lacuna com o nível avançado internacional.

De acordo com estatísticas da Semiconductor Industry Association, a China continental é a construtora de fábricas mais rápida do mundo, com 31 grandes fábricas focadas em processos maduros, com previsão de conclusão até o final de 2024. A velocidade excede em muito as 19 fábricas programadas para entrar em operação em Taiwan, China, durante o mesmo período, bem como as 12 fábricas esperadas nos Estados Unidos.

Não muito tempo atrás, a China anunciou que a indústria de circuitos integrados de Xangai havia avançado no processo de chip de 14 nm e alcançado uma certa escala de produção em massa. Para alguns dos chips acima de 28 nm usados em eletrodomésticos, automóveis e comunicações, a China ostenta um processo de produção extremamente maduro e pode atender perfeitamente à demanda geral da maioria dos chips internamente. Com a introdução dos EUA Lei CHIPS: a competição tecnológica de chips entre a China e os Estados Unidos é mais intensa, e pode haver um excedente de oferta. 2021  testemunhou um declínio significativo nas importações de chips da 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. No estágio posterior, o corte do wafer, também conhecido como corte em cubos, é de grande importância. A tecnologia inicial de corte de wafers a laser DPSS de pulso curto foi desenvolvida e amadurecida na Europa e nos Estados Unidos. À medida que a potência dos lasers ultrarrápidos aumenta, seu uso gradualmente se tornará comum no futuro, especialmente em procedimentos como corte de wafers, microperfuração de furos e testes beta fechados. O potencial de demanda de equipamentos de laser ultrarrápidos é comparativamente grande.

Atualmente, existem fabricantes de equipamentos de laser de precisão na China que podem fornecer equipamentos de corte de wafers, que podem ser aplicados ao corte de superfícies de wafers de 12 polegadas sob o processo de 28 nm, e equipamentos de corte de criptografia de wafers a laser aplicados a chips de sensores MEMS, chips de memória e outros campos de fabricação de chips de ponta. Em 2020, uma grande empresa de laser em Shenzhen desenvolveu um equipamento de descolamento a laser para realizar a separação de fatias de vidro e silício, e o equipamento pode ser usado para produzir chips semicondutores de alta qualidade.

Corte a laser de chips de wafer

Em meados de 2022, uma empresa de laser em Wuhan estreou um equipamento de corte modificado a laser totalmente automático, que foi aplicado com sucesso no tratamento de superfície a laser na área de chips. O dispositivo usa um laser de femtossegundo de alta precisão e energia de pulso extremamente baixa para realizar modificações a laser na superfície de materiais semicondutores na faixa de micrômetros, melhorando significativamente o desempenho de dispositivos optoeletrônicos semicondutores. O equipamento é adequado para corte de modificação interna de chips de wafer de SiC, GaAs, LiTaO3 e outros chips de silício, chips de sensores MEMS, chips CMOS, etc., de alto custo e canal estreito (≥20um). 

A China está abordando os principais problemas técnicos das máquinas de litografia, o que impulsionará a demanda por lasers excimer e lasers ultravioleta extremos relacionados ao uso de máquinas de litografia, mas há pouca pesquisa nessa área na China.

Cabeças de processamento a laser de precisão para chips de ponta podem se tornar a próxima onda de mania

Devido à fraqueza da indústria de chips semicondutores da China, havia pouca pesquisa e aplicações em chips de processamento a laser, que eram usados primeiramente na montagem de terminais de produtos eletrônicos de consumo. No futuro, o principal mercado para processamento de laser de precisão na China gradualmente passará do processamento de peças eletrônicas em geral para materiais upstream 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 chip 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 de chips contribua para a próxima rodada de demanda por equipamentos de processamento a laser de precisão.