Var är nästa omgång av boom inom precisionslaserbearbetning?

För inte så länge sedan tillkännagav Apple Inc. officiellt lanseringen av den nya generationen iPhone 14, med behållning av vanan att uppdatera en gång om året. Många användare är chockade över att "iPhone har utvecklats till den 14:e generationen". Och den vann snabbt över 1 miljon onlinebokningar på den kinesiska marknaden. iPhone är fortfarande populär bland unga människor.

Smartphones satte igång den första omgången av efterfrågan på precisionslaserbearbetning

För mer än ett decennium sedan, när smartphones precis lanserades, var industriell laserbearbetningsteknik fortfarande på en låg nivå. Fiberlaser och ultrasnabb laser var nya saker och blanka på den kinesiska marknaden, för att inte tala om precisionslaserbearbetning. Sedan 2011 har enklare precisionslasermärkning gradvis använts i Kina. Vid den tiden diskuterades lågeffekts solid pulse green laser och ultraviolett laser. Och nu har ultrasnabb laser gradvis använts för kommersiella ändamål, och ultrasnabb precisionslaserbearbetning talas om.

Massanvändningen av precisionslaserbearbetning drivs till stor del av smarttelefonutvecklingen. Produktioner av diabilder, fingeravtrycksmoduler, HOME-knappar, blindhål för kameror och oregelbundna former för att skära av mobiltelefonpaneler etc. drar alla nytta av det tekniska genombrottet inom ultrasnabb laserprecisionsskärning. Precisionsbearbetningsverksamheten för de största kinesiska tillverkarna av laserprecisionsbearbetning kommer från konsumentelektronik. Det vill säga att den senaste boomrundan inom precisionslaserbearbetning drivs av konsumentelektronik, särskilt smartphones och bildskärmar.

Laserskärning av paneler

Sedan 2021 har konsumentprodukter som smartphones, bärbara armband och displaypaneler visat en nedåtgående trend, vilket har lett till en svagare efterfrågan på bearbetningsutrustning för konsumentelektronik och ett större tryck på dess tillväxt. Så kan den nya iPhone 14 inleda en ny omgång av bearbetningsboom? Men att döma av den nuvarande trenden att människor är mindre villiga att köpa en ny telefon är det nästan säkert att smartphones inte kan bidra till den nya tillväxten i marknadsefterfrågan. 5G- och vikbara telefoner som var populära för några år sedan kan bara leda till delvisa utbyten av batterier. Så, var kan nästa omgång av efterfrågeökning inom precisionslaserbearbetning vara?

Uppgången för Kinas halvledar- och chipindustri

Kina är en veritabel världsfabrik. År 2020 stod Kinas tillverkningsindustri för 28,5 % av världens andel för mervärdet. Det är den enorma kinesiska tillverkningsindustrin som medför enorm marknadspotential för laserbearbetning och tillverkning. Kinas tillverkningsindustri har dock en svag teknisk ackumulering i det tidiga skedet, och de flesta av dem är mellan- och lågprisindustrier. Det senaste decenniet har det skett stora framsteg inom maskiner, transport, energi, marin teknik, flyg- och rymdteknik, tillverkningsutrustning etc., inklusive utvecklingen av lasrar och laserutrustning, vilket avsevärt har minskat gapet till den internationella avancerade nivån.

Enligt statistik från Semiconductor Industry Association är Fastlandskina världens snabbaste fabriksbyggare, med 31 stora fabriker som fokuserar på mogna processer och som förväntas vara färdigställda i slutet av 2024. Hastigheten har vida överstigit de 19 fabriker som planeras tas i drift i Taiwan, Kina under samma period, samt de 12 fabriker som förväntas i USA.

För inte så länge sedan meddelade Kina att Shanghais integrerade kretsindustri har brutit igenom 14nm-chipprocessen och uppnått en viss massproduktionsskala. För en del av chipsen över 28nm som används i hushållsapparater, bilar och kommunikationsteknik kan Kina skryta med en mycket mogna produktionsprocess och kan perfekt möta den totala efterfrågan på de flesta chipsen internt. Med införandet av den amerikanska CHIPS-lagen har konkurrensen inom chipteknologi mellan Kina och USA blivit mer intensiv, och det kan finnas ett utbudsöverskott. 2021 bevittnade en betydande minskning av Kinas import av chips.

Laserbearbetat chip

Lasern som används vid bearbetning av halvledarchips

Wafers är grundmaterialen i halvledarprodukter och chips, vilka behöver poleras mekaniskt efter tillväxt. I ett senare skede är waferskärning, även känd som waferdicing, av stor betydelse. Den tidiga kortpulsiga DPSS-laserskärningstekniken för wafers har utvecklats och mognat i Europa och USA. I takt med att ultrasnabba lasrars kraft ökar kommer användningen av dem gradvis att bli mainstream i framtiden, särskilt inom procedurer som waferskärning, mikroborrning av hål och stängda betatester. Efterfrågepotentialen för ultrasnabb laserutrustning är jämförelsevis stor.

Nu finns det tillverkare av precisionslaserutrustning i Kina som kan tillhandahålla utrustning för skivslitsning, som kan appliceras på ytslitsning av 12-tumsskivor med 28 nm-process, och laserskivskärutrustning för waferkrypto som används för MEMS-sensorchips, minneschips och andra avancerade chiptillverkningsområden. År 2020 utvecklade ett stort laserföretag i Shenzhen laseravbondningsutrustning för att separera glas- och kiselskivor, och utrustningen kan användas för att producera avancerade halvledarchips.

Laserskärande chipwafer

I mitten av 2022 lanserade ett laserföretag i Wuhan helautomatisk lasermodifierad skärutrustning, som framgångsrikt tillämpades för laserytbehandling inom chipområdet. Enheten använder en högprecisions-femtosekundlaser och extremt låg pulsenergi för att utföra lasermodifiering på ytan av halvledarmaterial i mikronområdet, vilket avsevärt förbättrar prestandan hos halvledaroptoelektroniska komponenter. Utrustningen är lämplig för dyr, smalkanalig (≥20 µm) sammansatt halvledar-SiC, GaAs, LiTaO3 och andra waferchips internmodifieringsskärning, såsom kiselchip, MEMS-sensorchip, CMOS-chip etc.

Kina tar itu med viktiga tekniska problem med litografimaskiner, vilket kommer att driva efterfrågan på excimerlasrar och extrema ultravioletta lasrar relaterade till användningen av litografimaskiner, men det finns lite forskning på detta område tidigare i Kina.

Precisionslaserbearbetningshuvuden för avancerade enheter och chips kan bli nästa trend

På grund av den tidigare svagheten i Kinas halvledarchipsindustri fanns det lite forskning och tillämpningar på laserbearbetningschip, som först användes vid terminalmontering av konsumentelektronikprodukter nedströms. I framtiden kommer huvudmarknaden för precisionslaserbearbetning i Kina gradvis att gå från bearbetning av allmänna elektroniska delar till uppströmsmaterial och nyckelkomponenter, särskilt framställning av halvledarmaterial, biomedicinska material och polymermaterial.

Fler och fler laserapplikationsprocesser inom halvledarchipsindustrin kommer att utvecklas. För högprecisionschipprodukter är beröringsfri optisk bearbetning den lämpligaste metoden. Med den enorma efterfrågan på chips är det mycket troligt att chipindustrin kommer att bidra till nästa omgång av efterfrågan på precisionslaserbearbetningsutrustning.