Kde je ďalší boom v presnom laserovom spracovaní?

Nie tak dávno, spoločnosť Apple Inc. oficiálne oznámila vydanie novej generácie iPhonu 14, pričom si zachovala zvyk jednej aktualizácie ročne. Mnohých používateľov šokuje, že „iPhone sa vyvinul do 14. generácie“. A rýchlo získala viac ako 1 milión online rezervácií na čínskom trhu. iPhone je stále populárny medzi mladými ľuďmi.

Smartfóny spustili prvú vlnu dopytu po presnom laserovom spracovaní

Pred viac ako desiatimi rokmi, keď sa smartfóny práve uvádzali na trh, bola technológia priemyselného laserového spracovania stále na nízkej úrovni. Vláknový laser a ultrarýchly laser boli na čínskom trhu novinkou a prázdnou témou, nehovoriac o presnom laserovom spracovaní. Od roku 2011 sa v Číne postupne uplatňuje laserové značenie s nízkou presnosťou. V tom čase sa diskutovalo o malovýkonnom pulznom zelenom lasere s pevným prúdom a ultrafialovom lasere. A teraz sa ultrarýchly laser postupne používa na komerčné účely a hovorí sa o ultrarýchlom presnom laserovom spracovaní.

Masové využitie presného laserového spracovania je do značnej miery poháňané vývojom smartfónov. Výroba diapozitívov fotoaparátov, modulov odtlačkov prstov, klávesov HOME, slepých otvorov pre fotoaparáty a nepravidelné rezanie panelov mobilných telefónov atď., to všetko profituje z technologického prelomu ultrarýchleho laserového presného rezania. Hlavné čínske spoločnosti zaoberajúce sa presným spracovaním laserom sa zaoberajú spotrebnou elektronikou. To znamená, že posledné kolo boomu v presnom laserovom spracovaní je poháňané spotrebnou elektronikou, najmä smartfónmi a zobrazovacími panelmi.

Rezanie laserových panelov

Od roku 2021 vykazujú spotrebné produkty, ako sú smartfóny, nositeľné náramky a zobrazovacie panely, klesajúci trend, čo vedie k slabšiemu dopytu po zariadeniach na spracovanie spotrebnej elektroniky a väčšiemu tlaku na ich rast. Dokáže teda nový iPhone 14 spustiť nové kolo boomu v oblasti spracovania dát? Súdiac však na súčasný trend, 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 skladových zásob. Takže, kde môže byť ďalší nárast dopytu po presnom laserovom spracovaní?

Vzostup čínskeho polovodičového a čipového priemyslu

Čína je skutočná svetová továreň. V roku 2020 predstavovala pridaná hodnota čínskeho spracovateľského priemyslu 28,5 % svetového podielu. Práve obrovský čínsky výrobný priemysel prináša obrovský trhový potenciál pre laserové spracovanie a výrobu. Čínsky spracovateľský priemysel má však v počiatočnom štádiu slabú technickú akumuláciu a väčšina z nich tvoria odvetvia strednej a nižšej triedy. 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 vyrobených technológiou nad 28 nm používaných v domácich spotrebičoch, automobiloch a komunikáciách sa Čína môže pochváliť mimoriadne vyspelou výrobnou technológiou a dokáže dokonale uspokojiť celkový dopyt po väčšine týchto čipov vo vlastnom sektore. So zavedením USA Vďaka zákonu CHIPS je konkurencia v oblasti čipových technológií medzi Čínou a Spojenými štátmi intenzívnejšia a môže existovať prebytok ponuky. 2021  zaznamenal výrazný pokles dovozu čipov do Číny.

Laserovo spracovaný čip

Laser používaný pri spracovaní polovodičových čipov

Doštičky sú základným materiálom polovodičových výrobkov a čipov, ktoré je po raste potrebné mechanicky leštiť. V neskoršej fáze má veľký význam rezanie oblátok, známe aj ako krájanie oblátok. Technológia laserového rezania doštičiek DPSS s krátkymi pulzmi bola vyvinutá a zdokonalená v Európe a Spojených štátoch. 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, ktoré umožňuje oddelenie sklenených a kremíkových plátkov a toto zariadenie 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 triesok. Zariadenie využíva vysoko presný femtosekundový laser a extrémne nízku energiu impulzov na vykonávanie laserovej modifikácie povrchu polovodičových materiálov v mikrónovom rozsahu, čím výrazne zlepšuje výkon polovodičových optoelektronických zariadení. Zariadenie je vhodné na rezanie drahých, úzkych kanálov (≥20um) zložených polovodičových SiC, GaAs, LiTaO3 a iných waferových 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 existoval len malý výskum a aplikácie laserových čipov, ktoré sa pôvodne používali pri montáži terminálov spotrebnej elektroniky. V budúcnosti sa hlavný trh s presným laserovým spracovaním v Číne postupne presunie zo spracovania všeobecných elektronických súčiastok na materiály a kľúčové komponenty, najmä na prípravu polovodičových materiálov, biomedicínskych a polymérnych materiálov.

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