Где следующий виток бума в сфере прецизионной лазерной обработки?

Не так давно компания Apple официально объявила о выпуске нового поколения iPhone 14, сохранив традицию ежегодного обновления. Многие пользователи шокированы тем, что «iPhone достиг 14-го поколения». И он быстро завоевал более миллиона онлайн-заказов на китайском рынке. iPhone по-прежнему популярен среди молодёжи.

Смартфоны дали толчок первому витку спроса на высокоточную лазерную обработку

Более десяти лет назад, когда смартфоны только появились на рынке, технологии промышленной лазерной обработки всё ещё находились на низком уровне развития. Волоконные и сверхбыстрые лазеры были новинкой и не получили широкого распространения на китайском рынке, не говоря уже о прецизионной лазерной обработке. С 2011 года в Китае постепенно внедряется низкоуровневая прецизионная лазерная маркировка. В то время обсуждались маломощные сплошные импульсные зелёные лазеры и ультрафиолетовые лазеры. Сейчас же сверхбыстрые лазеры постепенно начинают использоваться в коммерческих целях, и всё чаще обсуждается сверхбыстрая прецизионная лазерная обработка.

Массовое применение прецизионной лазерной обработки во многом обусловлено развитием смартфонов. Производство слайдеров для камер, модулей отпечатков пальцев, клавиш «Домой», глухих отверстий для камер, а также вырезание панелей мобильных телефонов сложной формы и т.д. — всё это выигрывает от технологического прорыва сверхбыстрой прецизионной лазерной резки. Основным направлением деятельности основных китайских производителей прецизионной лазерной обработки является производство бытовой электроники. Таким образом, последний виток бума в области прецизионной лазерной обработки обусловлен потребительской электроникой, особенно смартфонами и дисплеями.

Лазерная резка панелей

С 2021 года потребительские товары, такие как смартфоны, носимые браслеты и дисплеи, демонстрируют тенденцию к снижению, что приводит к снижению спроса на оборудование для обработки потребительской электроники и усилению давления на его рост. Так может ли новый iPhone 14 спровоцировать новый виток бума в сфере обработки? Но, судя по текущей тенденции, когда люди меньше покупают новые телефоны, смартфоны почти наверняка не смогут способствовать новому росту рыночного спроса. 5G и складные телефоны, популярные несколько лет назад, могут лишь частично заменить имеющиеся запасы. Итак, где же может произойти следующий виток роста спроса на прецизионную лазерную обработку?

Рост китайской полупроводниковой и микросхемной промышленности

Китай – настоящая мировая фабрика. В 2020 году добавленная стоимость обрабатывающей промышленности Китая составила 28,5% от мировой. Именно огромная обрабатывающая промышленность Китая обладает огромным рыночным потенциалом для лазерной обработки и производства. Однако на начальном этапе обрабатывающая промышленность Китая имеет слабый технический потенциал, и большинство из них относятся к отраслям среднего и начального уровня. За последнее десятилетие был достигнут значительный прогресс в машиностроении, транспорте, энергетике, судостроении, аэрокосмической промышленности, производственном оборудовании и т. д., включая разработку лазеров и лазерного оборудования, что значительно сократило разрыв с передовыми мировыми стандартами.

Согласно статистике Ассоциации полупроводниковой промышленности, материковый Китай является самым быстрым в мире производителем фабрик: ожидается, что к концу 2024 года будет завершено строительство 31 крупной фабрики, специализирующейся на отработанных процессах. Эта скорость значительно превышает темпы ввода в эксплуатацию 19 фабрик на Тайване (Китай), запланированные на тот же период, а также 12 фабрик, ожидаемых в США.

Не так давно Китай объявил, что шанхайская индустрия интегральных схем освоила 14-нм техпроцесс и достигла определённых масштабов массового производства. Для некоторых микросхем с технологическим процессом выше 28 нм, используемых в бытовой технике, автомобилях и средствах связи, Китай может похвастаться превосходно отработанным производственным процессом и способен полностью удовлетворить внутренний спрос на большинство микросхем. С введением в США Закона о чипах и технологическом процессе (CHIPS) конкуренция между Китаем и США в области чипов обострилась, и может возникнуть избыток предложения. В 2021 году наблюдалось значительное снижение импорта чипов в Китай.

Лазерная обработка чипа

Лазер, используемый при обработке полупроводниковых чипов

Пластины являются основным материалом для производства полупроводниковых изделий и чипов, которые после выращивания требуют механической полировки. На более позднем этапе большое значение имеет резка пластин, также известная как нарезка пластин. Ранняя технология резки пластин короткоимпульсным лазером с диодной накачкой (DPSS) была разработана и доведена до совершенства в Европе и США. По мере роста мощности сверхбыстрых лазеров их использование постепенно станет основным в будущем, особенно в таких процедурах, как резка пластин, микросверление отверстий и закрытые бета-тесты. Потенциал спроса на сверхбыстрое лазерное оборудование сравнительно велик.

В настоящее время в Китае существуют производители прецизионного лазерного оборудования, предлагающие оборудование для резки пластин, которое может применяться для поверхностной резки 12-дюймовых пластин по 28-нм техпроцессу, а также оборудование для лазерной резки пластин, применяемое для производства микросхем датчиков MEMS, микросхем памяти и других высокотехнологичных микросхем. В 2020 году крупное лазерное предприятие в Шэньчжэне разработало оборудование для лазерного дебондинга, позволяющее разделять стеклянные и кремниевые пластины. Это оборудование может использоваться для производства высококачественных полупроводниковых микросхем.

Лазерная резка чип-пластины

В середине 2022 года лазерное предприятие в Ухане представило полностью автоматическое оборудование для лазерной резки, успешно применяемое для лазерной обработки поверхности в области производства микросхем. Устройство использует высокоточный фемтосекундный лазер и чрезвычайно низкую энергию импульса для лазерной модификации поверхности полупроводниковых материалов в микронном диапазоне, что значительно повышает производительность полупроводниковых оптоэлектронных устройств. Оборудование подходит для резки дорогостоящих узкоканальных (≥20 мкм) полупроводниковых соединений на основе SiC, GaAs, LiTaO3 и других пластин с целью внутренней модификации кристаллов, таких как кремниевые чипы, микросхемы датчиков MEMS, КМОП-микросхемы и т.д.

Китай решает ключевые технические проблемы литографических машин, что будет стимулировать спрос на эксимерные лазеры и лазеры экстремального ультрафиолетового диапазона, связанные с использованием литографических машин, однако в Китае в этой области проводилось мало исследований.

Прецизионные лазерные головки для обработки данных на высоком уровне и чипах могут стать следующей волной моды

В связи со слабостью китайской промышленности по производству полупроводниковых микросхем, исследования и применение лазерной обработки чипов было ограничено. Изначально они использовались на этапах окончательной сборки потребительской электроники. В будущем основной рынок прецизионной лазерной обработки в Китае постепенно сместится с обработки электронных компонентов общего назначения на производство материалов и ключевых компонентов, особенно полупроводниковых, биомедицинских и полимерных материалов.

В производстве полупроводниковых микросхем будет развиваться всё больше и больше лазерных технологий. Для высокоточных микросхем наиболее подходящим методом является бесконтактная оптическая обработка. Учитывая огромный спрос на микросхемы, производство микросхем, скорее всего, внесет свой вклад в следующий виток спроса на оборудование для прецизионной лазерной обработки.