Kde je ďalší boom v presnom laserovom spracovaní?

Spoločnosť Apple Inc. nedávno oficiálne oznámila vydanie novej generácie iPhonu 14, pričom si zachovala zvyk jednej aktualizácie ročne. Mnoho používateľov je šokovaných, že „iPhone sa vyvinul do 14. generácie“. A rýchlo získal viac ako 1 milión online objednávok na čínskom trhu. iPhone je stále obľúbený u mladých ľudí.

Smartfóny spustili prvú vlnu dopytu po presnom laserovom spracovaní

Pred viac ako desiatimi rokmi, keď sa smartfóny práve začali uvádzať na trh, bola priemyselná laserová technológia spracovania stále na nízkej úrovni. Vláknový laser a ultrarýchly laser boli na čínskom trhu novinkou a prázdnymi miestami, nehovoriac o presnom laserovom spracovaní. Od roku 2011 sa v Číne postupne používa presné laserové značenie s nízkou spotrebou energie. V tom čase sa diskutovalo o malovýkonnom pulznom zelenom lasere a ultrafialovom lasere. Teraz sa ultrarýchly laser postupne používa na komerčné účely a hovorí sa o ultrarýchlom presnom laserovom spracovaní.

Masové využitie presného laserového obrábania je do značnej miery poháňané vývojom smartfónov. Výroba diapozitívov fotoaparátov, modulov odtlačkov prstov, klávesov HOME, slepých otvorov pre fotoaparáty a nepravidelných tvarov vyrezávania panelov mobilných telefónov atď., to všetko profituje z technologického prielomu ultrarýchleho presného laserového rezania. Hlavnými čínskymi výrobcami presného laserového obrábania sa zaoberajú presným obrábaním v oblasti spotrebnej elektroniky. To znamená, že posledné kolo boomu v presnom laserovom obrábaní je poháňané spotrebnou elektronikou, najmä smartfónmi a zobrazovacími panelmi.

Rezanie laserových panelov

Od roku 2021 vykazujú spotrebné produkty, ako sú smartfóny, nositeľné náramky a displeje, klesajúci trend, čo vedie k slabšiemu dopytu po zariadeniach na spracovanie spotrebnej elektroniky a väčšiemu tlaku na ich rast. Môže teda nový iPhone 14 iniciovať nové kolo boomu spracovania? Súdiac podľa súčasného trendu, že ľudia sú menej ochotní kúpiť si nový telefón, je takmer isté, že smartfóny nemôžu prispieť k novému rastu dopytu na trhu. 5G a skladacie telefóny, ktoré boli populárne pred niekoľkými rokmi, môžu priniesť len čiastočnú náhradu zásob. Kde teda môže byť ďalšie kolo nárastu dopytu po presnom laserovom spracovaní?

Vzostup čínskeho polovodičového a čipového priemyslu

Čína je skutočnou svetovou továrňou. V roku 2020 predstavovala pridaná hodnota čínskeho výrobného priemyslu 28,5 % svetového podielu. Práve obrovský čínsky výrobný priemysel prináša obrovský trhový potenciál pre laserové spracovanie a výrobu. Čínsky výrobný priemysel má však v počiatočnom štádiu slabú technickú akumuláciu a väčšina z nich tvoria stredné a nižšie odvetvia. V poslednom desaťročí došlo k veľkému pokroku v oblasti strojárstva, dopravy, energetiky, námorného inžinierstva, leteckého a kozmického priemyslu, výrobných zariadení atď. vrátane vývoja laserov a laserových zariadení, čo výrazne znížilo rozdiel oproti medzinárodnej pokročilej úrovni.

Podľa štatistík Asociácie polovodičového priemyslu je pevninská Čína najrýchlejším staviteľom tovární na svete, pričom sa očakáva, že do konca roka 2024 bude dokončených 31 veľkých tovární zameraných na zrelé procesy. Táto rýchlosť výrazne prevyšuje 19 tovární, ktoré sa majú uviesť do prevádzky v rovnakom období na Taiwane v Číne, ako aj 12 tovární, ktoré sa očakávajú v Spojených štátoch.

Čína nedávno oznámila, že šanghajský priemysel integrovaných obvodov prelomil 14nm proces výroby čipov a dosiahol určitý rozsah hromadnej výroby. V prípade niektorých čipov nad 28nm používaných v domácich spotrebičoch, automobiloch a komunikáciách sa Čína môže pochváliť mimoriadne vyspelou výrobnou technológiou a dokáže dokonale uspokojiť celkový dopyt po väčšine čipov v rámci krajiny. So zavedením amerického zákona CHIPS Act sa konkurencia v oblasti čipových technológií medzi Čínou a Spojenými štátmi zintenzívnila a môže dôjsť k prebytku ponuky. V roku 2021 došlo k výraznému poklesu dovozu čipov do Číny.

Laserovo spracovaný čip

Laser používaný pri spracovaní polovodičových čipov

Doštičky sú základným materiálom polovodičových produktov a čipov, ktoré je potrebné po raste mechanicky leštiť. V neskoršej fáze má veľký význam rezanie doštičiek, známe aj ako kockovanie doštičiek. V Európe a Spojených štátoch bola vyvinutá a dozretá technológia laserového rezania doštičiek DPSS s krátkymi pulzmi. S rastúcim výkonom ultrarýchlych laserov sa ich používanie v budúcnosti postupne stane hlavným prúdom, najmä v postupoch, ako je rezanie doštičiek, mikrovŕtanie otvorov a uzavreté beta testy. Potenciál dopytu po ultrarýchlych laserových zariadeniach je pomerne veľký.

V Číne v súčasnosti existujú výrobcovia presných laserových zariadení, ktorí dokážu poskytnúť zariadenia na drážkovanie doštičiek, ktoré sa dajú použiť na povrchové drážkovanie 12-palcových doštičiek 28nm procesom, a zariadenia na kryptorezávanie laserových doštičiek používané v senzorových čipoch MEMS, pamäťových čipoch a iných oblastiach výroby špičkových čipov. V roku 2020 vyvinul veľký laserový podnik v Shenzhene zariadenie na laserové oddeľovanie sklenených a kremíkových plátkov, ktoré sa dá použiť na výrobu špičkových polovodičových čipov.

Laserové rezanie čipových doštičiek

V polovici roka 2022 predstavil laserový podnik vo Wu-chane plne automatické laserom modifikované rezacie zariadenie, ktoré bolo úspešne použité na laserovú povrchovú úpravu v oblasti čipov. Zariadenie využíva vysoko presný femtosekundový laser a extrémne nízku pulznú energiu na vykonávanie laserovej modifikácie povrchu polovodičových materiálov v mikrónovom rozsahu, čím výrazne zlepšuje výkon polovodičových optoelektronických zariadení. Zariadenie je vhodné na rezanie vysokonákladových, úzkych kanálov (≥20 μm) zložených polovodičových SiC, GaAs, LiTaO3 a iných doštičkových čipov s vnútornou modifikáciou, ako sú kremíkové čipy, MEMS senzorové čipy, CMOS čipy atď.

Čína rieši kľúčové technické problémy litografických strojov, ktoré zvýšia dopyt po excimerových laseroch a extrémnych ultrafialových laseroch súvisiacich s používaním litografických strojov, ale v tejto oblasti je doteraz v Číne len málo výskumu.

Presné laserové obrábacie hlavy pre špičkové zariadenia a čipy sa môžu stať ďalšou vlnou šialenstva

Vzhľadom na slabosť čínskeho priemyslu polovodičových čipov v minulosti bolo len málo výskumu a aplikácií v oblasti laserových čipov, ktoré sa pôvodne používali pri montáži koncových dielov spotrebnej elektroniky. V budúcnosti sa hlavný trh s presným laserovým spracovaním v Číne postupne presunie zo spracovania všeobecných elektronických súčiastok na výrobu materiálov a kľúčových komponentov, najmä na prípravu polovodičových, biomedicínskych a polymérnych materiálov.

V priemysle polovodičových čipov sa bude vyvíjať stále viac a viac laserových aplikačných procesov. Pre vysoko presné čipové produkty je najvhodnejšou metódou bezkontaktné optické spracovanie. Vzhľadom na obrovský dopyt po čipoch je veľmi pravdepodobné, že priemysel čipov prispeje k ďalšiemu nárastu dopytu po presných laserových zariadeniach na spracovanie.