รอบต่อไปของการเติบโตอย่างก้าวกระโดดของการประมวลผลด้วยเลเซอร์แม่นยำอยู่ที่ไหน?

เมื่อไม่นานมานี้ Apple Inc. ประกาศเปิดตัว iPhone 14 รุ่นใหม่อย่างเป็นทางการ โดยคงนิสัยอัปเดตปีละครั้ง ผู้ใช้จำนวนมากตกใจที่ "iPhone พัฒนามาถึงรุ่นที่ 14 แล้ว" และได้รับการจองออนไลน์มากกว่า 1 ล้านรายการในตลาดจีนอย่างรวดเร็ว iPhone ยังคงได้รับความนิยมจากคนรุ่นใหม่

สมาร์ทโฟนจุดประกายความต้องการรอบแรกสำหรับการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ

กว่าทศวรรษที่ผ่านมา เมื่อสมาร์ทโฟนเพิ่งเปิดตัว เทคโนโลยีการประมวลผลเลเซอร์ในอุตสาหกรรมยังคงอยู่ในระดับต่ำ ไฟเบอร์เลเซอร์และเลเซอร์ความเร็วสูงเป็นสิ่งใหม่และยังไม่มีในตลาดจีน ไม่ต้องพูดถึงการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำ ตั้งแต่ปี 2011 การทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์ความแม่นยำระดับล่างได้รับการนำมาใช้ในประเทศจีนอย่างต่อเนื่อง ในเวลานั้น มีการหารือเกี่ยวกับเลเซอร์สีเขียวพัลส์โซลิดกำลังขนาดเล็กและเลเซอร์อัลตราไวโอเลต และในปัจจุบัน เลเซอร์ความเร็วสูงได้ถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์มากขึ้นเรื่อยๆ และยังมีการพูดถึงการประมวลผลด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงที่แม่นยำอีกด้วย

การประยุกต์ใช้การประมวลผลด้วยเลเซอร์แม่นยำในวงกว้างส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยการพัฒนาสมาร์ทโฟน การผลิตสไลด์กล้อง โมดูลลายนิ้วมือ ปุ่ม HOME รูตันของกล้อง และการตัดแผงโทรศัพท์มือถือที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ ฯลฯ ล้วนได้รับประโยชน์จากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำและรวดเร็วเป็นพิเศษ ธุรกิจการประมวลผลความแม่นยำของผู้ผลิตการประมวลผลความแม่นยำด้วยเลเซอร์รายใหญ่ของจีนมาจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค กล่าวคือ การเติบโตรอบสุดท้ายของการประมวลผลด้วยเลเซอร์แม่นยำนั้นขับเคลื่อนโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค โดยเฉพาะสมาร์ทโฟนและแผงจอแสดงผล

การตัดแผงด้วยเลเซอร์

ตั้งแต่ปี 2021 ผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค เช่น สมาร์ทโฟน สายรัดข้อมือแบบสวมใส่ได้ และแผงจอแสดงผล มีแนวโน้มลดลง ส่งผลให้ความต้องการอุปกรณ์ประมวลผลอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคลดลง และทำให้การเติบโตมีแรงกดดันมากขึ้น แล้ว iPhone 14 รุ่นใหม่จะสามารถจุดประกายให้เกิดกระแสการประมวลผลรอบใหม่ได้หรือไม่? แต่เมื่อพิจารณาจากแนวโน้มปัจจุบันที่ผู้คนไม่ค่อยเต็มใจซื้อโทรศัพท์เครื่องใหม่ แทบจะแน่นอนว่าสมาร์ทโฟนไม่สามารถช่วยผลักดันการเติบโตของอุปสงค์ในตลาดได้ โทรศัพท์ 5G และโทรศัพท์พับได้ที่ได้รับความนิยมเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาอาจมีเพียงการเปลี่ยนอะไหล่บางส่วนเท่านั้น แล้วความต้องการที่เพิ่มขึ้นในรอบต่อไปในการประมวลผลด้วยเลเซอร์แม่นยำจะเกิดขึ้นที่ไหน?

การเติบโตของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และชิปของจีน

ประเทศจีนเป็นโรงงานของโลกอย่างแท้จริง ในปี 2020 มูลค่าเพิ่มของอุตสาหกรรมการผลิตของจีนคิดเป็น 28.5% ของส่วนแบ่งโลก อุตสาหกรรมการผลิตขนาดยักษ์ของจีนมีศักยภาพทางการตลาดมหาศาลสำหรับการแปรรูปและการผลิตด้วยเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมการผลิตของจีนมีการสะสมทางเทคนิคที่อ่อนแอในช่วงเริ่มต้น และส่วนใหญ่เป็นอุตสาหกรรมระดับกลางและระดับล่าง ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ได้มีการพัฒนาเครื่องจักร การขนส่ง พลังงาน วิศวกรรมทางทะเล อวกาศ อุปกรณ์การผลิต ฯลฯ อย่างต่อเนื่อง รวมถึงการพัฒนาเลเซอร์และอุปกรณ์เลเซอร์ ซึ่งช่วยลดช่องว่างกับระดับความก้าวหน้าระหว่างประเทศได้อย่างมาก

ตามสถิติของสมาคมอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ จีนแผ่นดินใหญ่เป็นผู้สร้างโรงงานที่เร็วที่สุดในโลก โดยโรงงานขนาดใหญ่ 31 แห่งที่มุ่งเน้นกระบวนการที่ครบวงจรคาดว่าจะแล้วเสร็จภายในสิ้นปี 2567 ซึ่งความเร็วดังกล่าวได้เกินกำหนดการดำเนินการของโรงงาน 19 แห่งในไต้หวัน ประเทศจีน ในช่วงเวลาเดียวกัน รวมถึงเกินกำหนดการดำเนินการของโรงงาน 12 แห่งในสหรัฐอเมริกาอย่างมาก

ไม่นานมานี้ จีนได้ประกาศว่าอุตสาหกรรมวงจรรวมเซี่ยงไฮ้ได้พัฒนากระบวนการผลิตชิปขนาด 14 นาโนเมตร และบรรลุระดับการผลิตจำนวนมากในระดับหนึ่งแล้ว สำหรับชิปขนาดมากกว่า 28 นาโนเมตรบางตัวที่ใช้ในเครื่องใช้ในบ้าน ยานยนต์ และระบบสื่อสาร จีนมีกระบวนการผลิตที่ก้าวหน้าเกินคาด และสามารถตอบสนองความต้องการโดยรวมของชิปส่วนใหญ่ภายในประเทศได้อย่างสมบูรณ์แบบ ด้วยการแนะนำของสหรัฐอเมริกา พ.ร.บ.ชิปส์ การแข่งขันด้านเทคโนโลยีชิประหว่างจีนและสหรัฐฯ เข้มข้นมากขึ้น และอาจมีอุปทานเกินดุล 2021  พบว่าการนำเข้าชิปของจีนลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

ชิปประมวลผลด้วยเลเซอร์

เลเซอร์ที่ใช้ในการประมวลผลชิปเซมิคอนดักเตอร์

เวเฟอร์เป็นวัสดุพื้นฐานของผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์และชิป ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการขัดเงาด้วยเครื่องจักรหลังจากการเจริญเติบโต ในขั้นตอนหลัง การตัดเวเฟอร์ หรือที่เรียกว่า การหั่นเวเฟอร์ มีความสำคัญมาก เทคโนโลยีการตัดเวเฟอร์เลเซอร์ DPSS พัลส์สั้นในระยะแรกได้รับการพัฒนาและก้าวหน้าในยุโรปและสหรัฐอเมริกา เนื่องจากพลังของเลเซอร์ความเร็วสูงเพิ่มมากขึ้น การใช้เลเซอร์ชนิดนี้จึงค่อยๆ กลายเป็นกระแสหลักในอนาคต โดยเฉพาะในขั้นตอนต่างๆ เช่น การตัดเวเฟอร์ การเจาะรูขนาดเล็ก และการทดสอบเบต้าแบบปิด ศักยภาพด้านความต้องการอุปกรณ์เลเซอร์ความเร็วสูงนั้นค่อนข้างสูง

ปัจจุบันมีผู้ผลิตอุปกรณ์เลเซอร์ความแม่นยำในประเทศจีนที่สามารถจัดหาอุปกรณ์เจาะแผ่นเวเฟอร์ ซึ่งสามารถนำไปใช้กับการเจาะแผ่นเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วภายใต้กระบวนการ 28 นาโนเมตร และอุปกรณ์ตัดแผ่นเวเฟอร์แบบเข้ารหัสด้วยเลเซอร์ที่นำไปใช้กับชิปเซ็นเซอร์ MEMS ชิปหน่วยความจำ และสาขาการผลิตชิประดับไฮเอนด์อื่นๆ ในปี 2020 บริษัทเลเซอร์ขนาดใหญ่แห่งหนึ่งในเซินเจิ้นได้พัฒนาอุปกรณ์แยกชิ้นส่วนด้วยเลเซอร์เพื่อแยกแผ่นกระจกและซิลิกอน และอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถใช้ผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ระดับไฮเอนด์ได้

เวเฟอร์ชิปตัดเลเซอร์

ในช่วงกลางปี 2022 บริษัทเลเซอร์แห่งหนึ่งในเมืองอู่ฮั่นได้เปิดตัวอุปกรณ์ตัดที่ปรับเปลี่ยนด้วยเลเซอร์แบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ซึ่งประสบความสำเร็จในการนำไปใช้ในการบำบัดพื้นผิวด้วยเลเซอร์ในด้านชิป อุปกรณ์นี้ใช้เลเซอร์เฟมโตวินาทีที่มีความแม่นยำสูงและพลังงานพัลส์ต่ำมากเพื่อทำการปรับเปลี่ยนเลเซอร์บนพื้นผิวของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในช่วงไมครอน จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างมาก อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับการตัดดัดแปลงภายในชิปเวเฟอร์ชนิด SiC, GaAs, LiTaO3 และชิปซิลิกอนอื่นๆ ที่มีต้นทุนสูงและมีช่องทางแคบ (≥20um) เช่น ชิปซิลิกอน ชิปเซ็นเซอร์ MEMS ชิป CMOS เป็นต้น 

จีนกำลังแก้ไขปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญของเครื่องพิมพ์หิน ซึ่งจะผลักดันความต้องการเลเซอร์เอ็กไซเมอร์และเลเซอร์อัลตราไวโอเลตสุดขั้วที่เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องพิมพ์หิน แต่ยังมีการวิจัยในสาขานี้น้อยมากในประเทศจีน

หัวประมวลผลเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสำหรับชิประดับไฮเอนด์อาจกลายเป็นกระแสฮิตต่อไป

เนื่องจากอุตสาหกรรมชิปเซมิคอนดักเตอร์ของจีนมีความอ่อนแอมาโดยตลอด การวิจัยและการประยุกต์ใช้ชิปประมวลผลด้วยเลเซอร์จึงมีน้อยมาก โดยชิปเหล่านี้จะถูกนำไปใช้ในการประกอบเทอร์มินัลของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคขั้นปลายเป็นอันดับแรก ในอนาคต ตลาดหลักสำหรับการประมวลผลด้วยเลเซอร์ความแม่นยำในประเทศจีนจะค่อยๆ ขยับจากการประมวลผลชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปไปสู่การผลิตวัสดุต้นน้ำและส่วนประกอบสำคัญ โดยเฉพาะการเตรียมวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุทางการแพทย์ และวัสดุโพลีเมอร์

กระบวนการการประยุกต์ใช้เลเซอร์ในอุตสาหกรรมชิปเซมิคอนดักเตอร์จะมีการพัฒนาเพิ่มมากขึ้น สำหรับผลิตภัณฑ์ชิปที่มีความแม่นยำสูง การประมวลผลแบบออปติกแบบไม่สัมผัสถือเป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุด ด้วยความต้องการชิปจำนวนมหาศาล อุตสาหกรรมชิปจึงมีแนวโน้มสูงที่จะมีความต้องการอุปกรณ์ประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำเพิ่มขึ้นในรอบต่อไป