การเติบโตครั้งต่อไปของเทคโนโลยีการแปรรูปด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงอยู่ที่ไหน?

เมื่อไม่นานมานี้ Apple Inc. ได้ประกาศเปิดตัว iPhone 14 รุ่นใหม่ อย่างเป็นทางการ โดยยังคงยึดธรรมเนียมการอัปเดตปีละครั้ง ผู้ใช้หลายคนต่างตกใจที่ "iPhone พัฒนามาถึงรุ่นที่ 14 แล้ว" และก็ได้รับยอดจองออนไลน์มากกว่า 1 ล้านเครื่องในตลาดจีนอย่างรวดเร็ว iPhone ยังคงได้รับความนิยมในกลุ่มคนหนุ่มสาว

สมาร์ทโฟนเป็นจุดเริ่มต้นของความต้องการเทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง

เมื่อกว่าสิบปีที่แล้ว ในช่วงที่สมาร์ทโฟนเพิ่งเปิดตัว เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ในระดับอุตสาหกรรมยังอยู่ในระดับต่ำ เลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษเป็นสิ่งใหม่และยังไม่มีในตลาดจีน ยิ่งไม่ต้องพูดถึงการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง นับตั้งแต่ปี 2011 การทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำระดับล่างได้ค่อยๆ ถูกนำมาใช้ในจีน ในเวลานั้น มีการพูดคุยกันเกี่ยวกับเลเซอร์สีเขียวแบบพัลส์แข็งกำลังต่ำและเลเซอร์อัลตราไวโอเลต และในปัจจุบัน เลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษได้ค่อยๆ ถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์ และการประมวลผลด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษที่มีความแม่นยำสูงกำลังเป็นที่พูดถึงกัน

การประยุกต์ใช้การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงในวงกว้างนั้น ส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยการพัฒนาสมาร์ทโฟน การผลิตชิ้นส่วนต่างๆ เช่น สไลด์กล้อง โมดูลสแกนลายนิ้วมือ ปุ่ม HOME รูเจาะกล้อง และการตัดแผงโทรศัพท์มือถือที่มีรูปทรงไม่สม่ำเสมอ ล้วนได้รับประโยชน์จากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงที่มีความแม่นยำสูง ธุรกิจการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงของผู้ผลิตรายใหญ่ในจีนนั้นมาจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค กล่าวคือ การเติบโตอย่างรวดเร็วในรอบล่าสุดของการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงนั้นขับเคลื่อนโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค โดยเฉพาะสมาร์ทโฟนและแผงจอแสดงผล

การตัดแผงด้วยเลเซอร์

นับตั้งแต่ปี 2021 ผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค เช่น สมาร์ทโฟน อุปกรณ์สวมใส่ข้อมือ และแผงจอแสดงผล มีแนวโน้มลดลง ส่งผลให้ความต้องการอุปกรณ์ประมวลผลอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคลดลง และสร้างแรงกดดันต่อการเติบโตมากขึ้น ดังนั้น iPhone 14 รุ่นใหม่จะสามารถจุดประกายการเติบโตของตลาดการประมวลผลได้หรือไม่? แต่เมื่อพิจารณาจากแนวโน้มปัจจุบันที่ผู้คนไม่ค่อยเต็มใจที่จะซื้อโทรศัพท์ใหม่ ก็เป็นที่แน่นอนว่าสมาร์ทโฟนจะไม่สามารถช่วยกระตุ้นการเติบโตของตลาดได้ โทรศัพท์ 5G และโทรศัพท์พับได้ที่เคยได้รับความนิยมเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา อาจช่วยทดแทนสินค้าในสต็อกได้เพียงบางส่วนเท่านั้น ดังนั้น การเพิ่มขึ้นของความต้องการในรอบต่อไปของการประมวลผลด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงอาจมาจากที่ใด?

การเติบโตของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และชิปของจีน

จีนเป็นโรงงานของโลกอย่างแท้จริง ในปี 2020 มูลค่าเพิ่มของอุตสาหกรรมการผลิตของจีนคิดเป็น 28.5% ของส่วนแบ่งโลก อุตสาหกรรมการผลิตขนาดใหญ่ของจีนนำมาซึ่งศักยภาพทางการตลาดมหาศาลสำหรับการประมวลผลและการผลิตด้วยเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมการผลิตของจีนยังขาดการสะสมเทคโนโลยีในระยะเริ่มต้น และส่วนใหญ่เป็นอุตสาหกรรมระดับกลางและระดับล่าง ทศวรรษที่ผ่านมาได้เห็นความก้าวหน้าอย่างมากในด้านเครื่องจักร การขนส่ง พลังงาน วิศวกรรมทางทะเล อวกาศ อุปกรณ์การผลิต ฯลฯ รวมถึงการพัฒนาเลเซอร์และอุปกรณ์เลเซอร์ ซึ่งช่วยลดช่องว่างกับระดับความก้าวหน้าในระดับสากลได้อย่างมาก

จากสถิติของสมาคมอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ จีนแผ่นดินใหญ่เป็นประเทศที่สร้างโรงงานผลิตชิปได้เร็วที่สุดในโลก โดยคาดว่าจะสร้างโรงงานขนาดใหญ่ 31 แห่งที่เน้นกระบวนการผลิตที่พัฒนาแล้วแล้วเสร็จภายในสิ้นปี 2024 ซึ่งความเร็วนี้สูงกว่าโรงงาน 19 แห่งที่กำหนดจะเปิดใช้งานในไต้หวันในช่วงเวลาเดียวกัน และโรงงาน 12 แห่งที่คาดว่าจะสร้างเสร็จในสหรัฐอเมริกาอย่างมาก

เมื่อไม่นานมานี้ จีนได้ประกาศว่าอุตสาหกรรมวงจรรวมในเซี่ยงไฮ้ได้ก้าวข้ามกระบวนการผลิตชิป 14 นาโนเมตร และสามารถผลิตได้ในปริมาณมากในระดับหนึ่งแล้ว สำหรับชิปบางชนิดที่มีขนาดมากกว่า 28 นาโนเมตร ซึ่งใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน รถยนต์ และอุปกรณ์สื่อสาร จีนมีกระบวนการผลิตที่พัฒนาไปมากแล้ว และสามารถตอบสนองความต้องการโดยรวมของชิปส่วนใหญ่ภายในประเทศได้อย่างสมบูรณ์ ด้วยการบังคับใช้กฎหมาย CHIPS Act ของสหรัฐฯ การแข่งขันด้านเทคโนโลยีชิประหว่างจีนและสหรัฐฯ จึงทวีความรุนแรงมากขึ้น และอาจเกิดภาวะอุปทานล้นตลาดได้ ในปี 2021 การนำเข้าชิปของจีนลดลงอย่างมาก

ชิปที่ผ่านกระบวนการด้วยเลเซอร์

เลเซอร์ที่ใช้ในกระบวนการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์

แผ่นเวเฟอร์เป็นวัสดุพื้นฐานของผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์และชิป ซึ่งจำเป็นต้องขัดเงาด้วยเครื่องจักรหลังจากการเจริญเติบโต ในขั้นตอนต่อมา การตัดแผ่นเวเฟอร์ หรือที่เรียกว่าการหั่นแผ่นเวเฟอร์ มีความสำคัญอย่างยิ่ง เทคโนโลยีการตัดแผ่นเวเฟอร์ด้วยเลเซอร์ DPSS แบบพัลส์สั้นในยุคแรกได้รับการพัฒนาและเติบโตเต็มที่แล้วในยุโรปและสหรัฐอเมริกา เมื่อกำลังของเลเซอร์ความเร็วสูงเพิ่มขึ้น การใช้งานเลเซอร์ประเภทนี้จะค่อยๆ กลายเป็นกระแสหลักในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการต่างๆ เช่น การตัดแผ่นเวเฟอร์ การเจาะรูขนาดเล็ก การทดสอบเบต้าแบบปิด ความต้องการอุปกรณ์เลเซอร์ความเร็วสูงจึงค่อนข้างสูง

ปัจจุบัน มีผู้ผลิตอุปกรณ์เลเซอร์ความแม่นยำสูงในประเทศจีนที่สามารถจัดหาอุปกรณ์เซาะร่องเวเฟอร์ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการเซาะร่องพื้นผิวของเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วภายใต้กระบวนการ 28 นาโนเมตร และอุปกรณ์ตัดเวเฟอร์ด้วยเลเซอร์แบบคริปโตที่ใช้กับชิปเซ็นเซอร์ MEMS ชิปหน่วยความจำ และชิปคุณภาพสูงอื่นๆ ในปี 2020 บริษัทเลเซอร์ขนาดใหญ่แห่งหนึ่งในเซินเจิ้นได้พัฒนาอุปกรณ์แยกแผ่นกระจกและซิลิคอนด้วยเลเซอร์ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์คุณภาพสูงได้

การตัดแผ่นเวเฟอร์ด้วยเลเซอร์

ในช่วงกลางปี ​​2022 บริษัทผลิตเลเซอร์แห่งหนึ่งในเมืองหวู่ฮั่นได้เปิดตัวอุปกรณ์ตัดและปรับแต่งพื้นผิวด้วยเลเซอร์แบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ซึ่งประสบความสำเร็จในการนำไปประยุกต์ใช้ในการปรับแต่งพื้นผิวด้วยเลเซอร์ในด้านชิป อุปกรณ์นี้ใช้เลเซอร์เฟมโตวินาทีความแม่นยำสูงและพลังงานพัลส์ต่ำมากในการปรับแต่งพื้นผิวของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในระดับไมครอน ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กโทรออปติกเซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างมาก อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับการตัดและปรับแต่งภายในชิปเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบผสมที่มีราคาสูงและช่องแคบ (≥20 ไมครอน) เช่น SiC, GaAs, LiTaO3 และชิปอื่นๆ เช่น ชิปซิลิคอน ชิปเซ็นเซอร์ MEMS ชิป CMOS เป็นต้น

จีนกำลังแก้ไขปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญของเครื่องพิมพ์หิน ซึ่งจะผลักดันความต้องการเลเซอร์เอ็กไซเมอร์และเลเซอร์อัลตราไวโอเลตแบบเข้มข้นที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานเครื่องพิมพ์หิน แต่ก่อนหน้านี้มีการวิจัยในด้านนี้ในประเทศจีนน้อยมาก

หัวเลเซอร์ความแม่นยำสูงสำหรับอุปกรณ์ระดับไฮเอนด์และชิป อาจกลายเป็นกระแสความนิยมครั้งต่อไป

เนื่องจากก่อนหน้านี้อุตสาหกรรมชิปเซมิคอนดักเตอร์ของจีนยังอ่อนแอ จึงมีการวิจัยและการประยุกต์ใช้การประมวลผลชิปด้วยเลเซอร์น้อยมาก โดยในระยะแรกจะนำไปใช้ในการประกอบชิ้นส่วนขั้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ในอนาคต ตลาดหลักสำหรับการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงในจีนจะค่อยๆ เปลี่ยนจากการประมวลผลชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ไปสู่การผลิตวัสดุต้นน้ำและส่วนประกอบสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเตรียมวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุชีวการแพทย์ และวัสดุพอลิเมอร์

กระบวนการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้เลเซอร์จะมีการพัฒนามากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับผลิตภัณฑ์ชิปที่มีความแม่นยำสูง การประมวลผลด้วยแสงแบบไม่สัมผัสเป็นวิธีการที่เหมาะสมที่สุด ด้วยความต้องการชิปจำนวนมหาศาล อุตสาหกรรมชิปจึงมีแนวโน้มที่จะมีส่วนร่วมในความต้องการอุปกรณ์ประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงในรอบต่อไป