Kje je naslednji krog razcveta v precizni laserski obdelavi?

Ne dolgo nazaj je Apple Inc. uradno napovedal izid nove generacije iPhona 14, pri čemer je ohranil navado ene posodobitve na leto. Mnogi uporabniki so šokirani, da se je "iPhone razvil do 14. generacije". In hitro je pridobil več kot milijon spletnih rezervacij na kitajskem trgu. iPhone je še vedno priljubljen med mladimi.

Pametni telefoni so sprožili prvi krog povpraševanja po natančni laserski obdelavi

Pred več kot desetletjem, ko so bili pametni telefoni šele predstavljeni, je bila tehnologija industrijske laserske obdelave še vedno na nizki ravni. Vlaknasti laser in ultrahitri laser sta bila na kitajskem trgu nova in prazna, da ne rečemo, da sta bila natančna laserska obdelava še posebej pomembna. Od leta 2011 se na Kitajskem postopoma uporablja nizkoprecizno lasersko označevanje. Takrat so razpravljali o zelenem laserju z majhno močjo in ultravijoličnem laserju. In zdaj se ultrahitri laser postopoma uporablja v komercialne namene, govori pa se tudi o ultrahitri natančni laserski obdelavi.

Množično uporabo precizne laserske obdelave v veliki meri spodbuja razvoj pametnih telefonov. Proizvodnja diapozitivov kamer, modulov za prstne odtise, tipk HOME, slepih lukenj za kamere in izrezovanje nepravilnih oblik plošč mobilnih telefonov itd., vse to ima koristi od tehnološkega preboja ultrahitrega laserskega natančnega rezanja. Glavni kitajski proizvajalci laserske precizne obdelave se ukvarjajo s potrošniško elektroniko. To pomeni, da zadnji krog razcveta natančne laserske obdelave poganja potrošniška elektronika, zlasti pametni telefoni in zasloni.

Lasersko rezanje plošč

Od leta 2021 kažejo potrošniški izdelki, kot so pametni telefoni, nosljive zapestnice in zasloni, upadajoč trend, kar vodi do šibkejšega povpraševanja po opremi za obdelavo potrošniške elektronike in večjega pritiska na njeno rast. Ali lahko novi iPhone 14 sproži nov krog razcveta predelave? Toda glede na trenutni trend, da so ljudje manj pripravljeni kupiti nov telefon, je skoraj gotovo, da pametni telefoni ne morejo prispevati k novi rasti povpraševanja na trgu. 5G in zložljivi telefoni, ki so bili priljubljeni pred nekaj leti, lahko prinesejo le delno zamenjavo zalog. Kje bi torej lahko bil naslednji krog porasta povpraševanja po precizni laserski obdelavi?

Vzpon kitajske industrije polprevodnikov in čipov

Kitajska je prava svetovna tovarna. Leta 2020 je dodana vrednost kitajske predelovalne industrije predstavljala 28,5 % svetovnega deleža. Gre za ogromno kitajsko predelovalno industrijo, ki prinaša ogromen tržni potencial za lasersko obdelavo in proizvodnjo. Vendar pa ima kitajska predelovalna industrija v zgodnji fazi šibko tehnično akumulacijo, večina pa je srednjega in nižjega cenovnega razreda. V zadnjem desetletju smo bili priča velikemu napredku na področju strojev, prometa, energetike, pomorske tehnike, vesoljske in vesoljske industrije, proizvodne opreme itd., vključno z razvojem laserjev in laserske opreme, kar je močno zmanjšalo vrzel do mednarodne napredne ravni.

Glede na statistiko Združenja polprevodniške industrije je celinska Kitajska najhitrejši graditelj tovarn na svetu, saj naj bi bilo do konca leta 2024 zgrajenih 31 velikih tovarn, ki se osredotočajo na zrele procese; hitrost je močno presegla 19 tovarn, ki naj bi bile v istem obdobju zgrajene na Tajvanu na Kitajskem, in 12 tovarn, ki naj bi bile zgrajene v Združenih državah.

Kitajska je pred kratkim oznanila, da je šanghajska industrija integriranih vezij prebila 14nm proces izdelave čipov in dosegla določen obseg množične proizvodnje. Za nekatere čipe nad 28 nm, ki se uporabljajo v gospodinjskih aparatih, avtomobilih in komunikacijah, se Kitajska ponaša z izjemno zrelim proizvodnim procesom in lahko popolnoma zadovolji celotno povpraševanje po večini čipov znotraj države. Z uvedbo ZDA Zaradi zakona CHIPS je konkurenca na področju tehnologije čipov med Kitajsko in Združenimi državami Amerike intenzivnejša in lahko pride do presežka ponudbe. 2021  je prišlo do znatnega upada kitajskega uvoza čipsa.

Lasersko obdelan čip

Laser, ki se uporablja pri obdelavi polprevodniških čipov

Rezine so osnovni materiali polprevodniških izdelkov in čipov, ki jih je po rasti treba mehansko polirati. V kasnejši fazi je zelo pomembno rezanje rezin, znano tudi kot kockanje rezin. Zgodnja tehnologija kratkopulznega laserskega rezanja rezin DPSS je bila razvita in dozorela v Evropi in Združenih državah Amerike. Z naraščanjem moči ultrahitrih laserjev bo njihova uporaba v prihodnosti postopoma postala glavni trend, zlasti pri postopkih, kot so rezanje rezin, mikrovrtanje lukenj in zaprti beta testi. Potencial povpraševanja po ultrahitri laserski opremi je sorazmerno velik.

Na Kitajskem obstajajo proizvajalci precizne laserske opreme, ki lahko zagotovijo opremo za rezanje rezin, ki se lahko uporablja za površinsko rezanje 12-palčnih rezin po 28 nm postopku, in opremo za lasersko kripto rezanje rezin, ki se uporablja za senzorske čipe MEMS, pomnilniške čipe in druga področja proizvodnje vrhunskih čipov. Leta 2020 je veliko lasersko podjetje v Shenzhenu razvilo opremo za lasersko ločevanje, s katero je mogoče ločiti steklene in silicijeve rezine, opremo pa je mogoče uporabiti za proizvodnjo visokokakovostnih polprevodniških čipov.

Lasersko rezanje čipov rezin

Sredi leta 2022 je lasersko podjetje v Wuhanu predstavilo popolnoma avtomatsko lasersko modificirano rezalno opremo, ki je bila uspešno uporabljena za lasersko površinsko obdelavo na področju čipov. Naprava uporablja visoko natančen femtosekundni laser in izjemno nizko energijo impulzov za lasersko modifikacijo površine polprevodniških materialov v mikronskem območju, s čimer močno izboljša delovanje polprevodniških optoelektronskih naprav. Oprema je primerna za rezanje dragih ozkokanalnih (≥20um) polprevodniških spojin SiC, GaAs, LiTaO3 in drugih rezin z notranjimi modifikacijami, kot so silicijev čip, MEMS senzorski čipi, CMOS čipi itd. 

Kitajska se spopada s ključnimi tehničnimi težavami litografskih strojev, kar bo spodbudilo povpraševanje po eksimernih laserjih in ekstremnih ultravijoličnih laserjih, povezanih z uporabo litografskih strojev, vendar je na tem področju na Kitajskem doslej le malo raziskav.

Precizne laserske obdelovalne glave za vrhunski izdelek in čipe bi lahko postale naslednji val norosti

Zaradi šibkosti kitajske industrije polprevodniških čipov v preteklosti je bilo raziskav in aplikacij laserskih obdelovalnih čipov malo, ki so bili najprej uporabljeni pri sestavljanju terminalov potrošniške elektronike. V prihodnosti se bo glavni trg za natančno lasersko obdelavo na Kitajskem postopoma premaknil od obdelave splošnih elektronskih delov k materialom in ključnim komponentam, zlasti k pripravi polprevodniških materialov, biomedicinskih in polimernih materialov.

V industriji polprevodniških čipov bo razvitih vedno več postopkov uporabe laserjev. Za visoko natančne čipe je najprimernejša metoda brezkontaktna optična obdelava. Zaradi ogromnega povpraševanja po čipih bo industrija čipov zelo verjetno prispevala k naslednjemu valu povpraševanja po opremi za natančno lasersko obdelavo.