Где следующий виток бума в сфере прецизионной лазерной обработки?

Не так давно Apple Inc. официально объявили о выходе нового поколения iPhone 14, сохранив привычку выходить по одному обновлению в год. Многие пользователи шокированы тем, что «iPhone дошел до 14-го поколения». И он быстро завоевал более 1 миллиона онлайн-бронирований на китайском рынке. iPhone по-прежнему популярен среди молодежи.

Смартфоны дали толчок первому витку спроса на высокоточную лазерную обработку

Более десяти лет назад, когда смартфоны только появились на рынке, технологии промышленной лазерной обработки все еще находились на низком уровне. Волоконный лазер и сверхбыстрый лазер были новинкой и не имели широкого распространения на китайском рынке, не говоря уже о точной лазерной обработке. С 2011 года в Китае постепенно внедряется низкоточная лазерная маркировка. В то время обсуждались маломощные твердотельные импульсные зеленые лазеры и ультрафиолетовые лазеры. И вот теперь сверхбыстрый лазер постепенно начали использовать в коммерческих целях, и заговорили о сверхбыстрой прецизионной лазерной обработке.

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

Лазерная резка панелей

С 2021 года потребительские товары, такие как смартфоны, носимые браслеты и дисплейные панели, демонстрируют тенденцию к снижению, что приводит к снижению спроса на технологическое оборудование для потребительской электроники и усилению давления на его рост. Так может ли новый iPhone 14 спровоцировать новый виток бума в сфере обработки данных? Но, судя по текущей тенденции, когда люди всё меньше покупают новые телефоны, смартфоны почти наверняка не смогут способствовать новому росту рыночного спроса. 5G и складные телефоны, которые были популярны несколько лет назад, могут стать лишь частичной заменой запасов. Так 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% мировой доли. Именно огромная обрабатывающая промышленность Китая обеспечивает огромный рыночный потенциал для лазерной обработки и производства. Однако обрабатывающая промышленность Китая на начальном этапе имеет слабое техническое накопление, и большинство из них представляют собой отрасли среднего и низкого уровня. За последнее десятилетие мы стали свидетелями значительного прогресса в машиностроении, транспорте, энергетике, морской технике, аэрокосмической отрасли, производственном оборудовании и т. д., включая разработку лазеров и лазерного оборудования, что значительно сократило разрыв с передовым международным уровнем.

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 определенных масштабов массового производства. Для некоторых чипов свыше 28 нм, используемых в бытовой технике, автомобилях и средствах связи, Китай может похвастаться превосходно отлаженным производственным процессом и может полностью удовлетворить общий спрос на большинство чипов внутри страны. С появлением США В связи с принятием закона о чипах конкуренция между Китаем и США в области технологий производства чипов обостряется, и может возникнуть избыток поставок. 2021  наблюдалось значительное снижение импорта чипсов в Китай.

Лазерная обработка чипа

Лазер, используемый при обработке полупроводниковых чипов

Пластины являются основным материалом полупроводниковых изделий и чипов, которые необходимо механически полировать после выращивания. На более позднем этапе большое значение имеет резка пластин, также известная как нарезка пластин на кубики. Ранняя технология резки пластин с помощью короткоимпульсного лазера DPSS была разработана и доведена до совершенства в Европе и США. По мере увеличения мощности сверхбыстрых лазеров их использование постепенно станет общепринятым в будущем, особенно в таких процедурах, как резка пластин, микросверление отверстий, закрытые бета-тесты. Потенциал спроса на сверхбыстрое лазерное оборудование сравнительно велик.

В настоящее время в Китае существуют производители высокоточного лазерного оборудования, которые могут поставлять оборудование для прорезки пластин, которое может применяться для прорезки поверхности 12-дюймовых пластин по 28-нм технологии, а также оборудование для лазерной криптографической резки пластин, применяемое для микросхем датчиков MEMS, микросхем памяти и других областей производства микросхем высокого класса. В 2020 году крупное лазерное предприятие в Шэньчжэне разработало оборудование для лазерного отслоения, позволяющее разделить стеклянные и кремниевые пластины; это оборудование может использоваться для производства высококачественных полупроводниковых чипов.

Лазерная резка чип-пластины

В середине 2022 года лазерное предприятие в Ухане представило полностью автоматическое оборудование для лазерной резки, которое успешно применялось для лазерной обработки поверхностей 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 приборов. Оборудование подходит для резки дорогостоящих, узкоканальных (≥20um) полупроводниковых соединений SiC, GaAs, LiTaO3 и других пластин с внутренней модификацией кристаллов, таких как кремниевые чипы, чипы датчиков MEMS, чипы CMOS 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

Из-за слабости китайской промышленности по производству полупроводниковых микросхем ранее проводилось мало исследований и разработок в области лазерной обработки микросхем, которые изначально применялись на конечных этапах сборки потребительских электронных товаров. В будущем основной рынок прецизионной лазерной обработки в Китае постепенно сместится с обработки общих электронных деталей на производство материалов и ключевых компонентов, в частности, на изготовление полупроводниковых, биомедицинских и полимерных материалов.

Будет разрабатываться все больше и больше процессов применения лазеров в производстве полупроводниковых микросхем. Для высокоточных микросхем наиболее подходящим методом является бесконтактная оптическая обработка. Учитывая огромный спрос на микросхемы, весьма вероятно, что отрасль по их производству внесет свой вклад в следующий виток спроса на прецизионное лазерное технологическое оборудование.