รอบต่อไปของการเติบโตอย่างก้าวกระโดดของการประมวลผลด้วยเลเซอร์แม่นยำอยู่ที่ไหน?

เมื่อไม่นานมานี้ Apple Inc. ได้ประกาศเปิดตัว iPhone 14 รุ่นใหม่อย่างเป็นทางการ โดยยังคงรักษามาตรฐานการอัปเดตปีละครั้งไว้ ผู้ใช้หลายคนต่างตกใจที่ "iPhone พัฒนามาถึงรุ่นที่ 14 แล้ว" และสามารถทำยอดจองออนไลน์ในตลาดจีนได้กว่า 1 ล้านเครื่องอย่างรวดเร็ว iPhone ยังคงได้รับความนิยมในหมู่คนรุ่นใหม่

สมาร์ทโฟนจุดประกายความต้องการรอบแรกสำหรับการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำ

กว่าทศวรรษที่แล้ว สมัยที่สมาร์ทโฟนเพิ่งเปิดตัว เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ระดับอุตสาหกรรมยังอยู่ในระดับต่ำ เลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์ความเร็วสูงถือเป็นเทคโนโลยีใหม่ในตลาดจีน ยังไม่รวมถึงการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง ตั้งแต่ปี 2554 เป็นต้นมา เลเซอร์มาร์คกิ้งความแม่นยำสูงระดับล่างเริ่มถูกนำมาใช้ในจีนมากขึ้นเรื่อยๆ ในขณะนั้น มีการพูดถึงเลเซอร์สีเขียวพัลส์โซลิดกำลังไฟฟ้าขนาดเล็กและเลเซอร์อัลตราไวโอเลต และในปัจจุบัน เลเซอร์ความเร็วสูงถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์มากขึ้นเรื่อยๆ และการประมวลผลด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงระดับความเร็วสูงก็กำลังเป็นที่พูดถึง

การประยุกต์ใช้การประมวลผลด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงในวงกว้างส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยการพัฒนาสมาร์ทโฟน การผลิตสไลด์กล้อง โมดูลลายนิ้วมือ ปุ่มโฮม ช่องมองกล้อง และการตัดแผงโทรศัพท์มือถือรูปทรงไม่สม่ำเสมอ ฯลฯ ล้วนได้รับประโยชน์จากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของการตัดด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงความเร็วสูง ธุรกิจการประมวลผลด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงของผู้ผลิตรายใหญ่ในจีนมาจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อผู้บริโภค กล่าวคือ การเติบโตรอบสุดท้ายของการประมวลผลด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงนั้นขับเคลื่อนโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อผู้บริโภค โดยเฉพาะสมาร์ทโฟนและแผงจอแสดงผล

การตัดแผงด้วยเลเซอร์

ตั้งแต่ปี 2564 สินค้าอุปโภคบริโภค เช่น สมาร์ทโฟน สายรัดข้อมือแบบสวมใส่ได้ และแผงจอแสดงผล มีแนวโน้มลดลง ส่งผลให้ความต้องการอุปกรณ์ประมวลผลอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคลดลง และส่งผลให้การเติบโตมีแรงกดดันมากขึ้น แล้ว iPhone 14 รุ่นใหม่จะสามารถจุดประกายให้เกิดกระแสการประมวลผลรอบใหม่ได้หรือไม่? แต่เมื่อพิจารณาจากแนวโน้มปัจจุบันที่ผู้คนไม่ค่อยเต็มใจซื้อโทรศัพท์เครื่องใหม่ สมาร์ทโฟนจึงไม่สามารถมีส่วนช่วยผลักดันการเติบโตของอุปสงค์ในตลาดได้ 5G และโทรศัพท์แบบพับได้ที่ได้รับความนิยมเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา อาจเป็นเพียงการเปลี่ยนสินค้าบางส่วน แล้ว ความต้องการที่เพิ่มขึ้นในรอบต่อไปของการประมวลผลด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงจะเป็นอย่างไร?

การเติบโตของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และชิปของจีน

จีนเป็นโรงงานระดับโลกอย่างแท้จริง ในปี 2020 มูลค่าเพิ่มของอุตสาหกรรมการผลิตของจีนคิดเป็น 28.5% ของส่วนแบ่งตลาดโลก อุตสาหกรรมการผลิตขนาดใหญ่ของจีนมีศักยภาพทางการตลาดมหาศาลสำหรับการแปรรูปและการผลิตด้วยเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมการผลิตของจีนมีการสะสมทางเทคนิคที่อ่อนแอในช่วงเริ่มต้น และส่วนใหญ่เป็นอุตสาหกรรมระดับกลางและระดับล่าง ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาได้เห็นความก้าวหน้าอย่างมากในด้านเครื่องจักร การขนส่ง พลังงาน วิศวกรรมทางทะเล การบินและอวกาศ อุปกรณ์การผลิต และอื่นๆ รวมถึงการพัฒนาเลเซอร์และอุปกรณ์เลเซอร์ ซึ่งช่วยลดช่องว่างกับความก้าวหน้าระดับนานาชาติได้อย่างมาก

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

เมื่อไม่นานมานี้ จีนประกาศว่าอุตสาหกรรมวงจรรวมเซี่ยงไฮ้ได้ก้าวข้ามกระบวนการผลิตชิปขนาด 14 นาโนเมตร และบรรลุระดับการผลิตจำนวนมาก สำหรับชิปขนาด 28 นาโนเมตรขึ้นไปที่ใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน ยานยนต์ และการสื่อสาร จีนมีกระบวนการผลิตที่ก้าวหน้ากว่า และสามารถตอบสนองความต้องการชิปส่วนใหญ่ภายในประเทศได้อย่างสมบูรณ์แบบ การประกาศใช้พระราชบัญญัติ CHIPS ของสหรัฐอเมริกา ทำให้การแข่งขันด้านเทคโนโลยีชิประหว่างจีนและสหรัฐอเมริกาทวีความรุนแรงมากขึ้น และอาจมีอุปทานส่วนเกินเกิดขึ้น ในปี 2564 การนำเข้าชิปของจีนลดลงอย่างมาก

ชิปประมวลผลด้วยเลเซอร์

เลเซอร์ที่ใช้ในการประมวลผลชิปเซมิคอนดักเตอร์

เวเฟอร์เป็นวัสดุพื้นฐานของผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์และชิป ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการขัดเงาด้วยเครื่องจักรหลังจากการเจริญเติบโต ในระยะหลัง การตัดเวเฟอร์ หรือที่รู้จักกันในชื่อ wafer dicing มีความสำคัญอย่างยิ่ง เทคโนโลยีการตัดเวเฟอร์ด้วยเลเซอร์ DPSS แบบพัลส์สั้นในระยะแรกได้รับการพัฒนาและพัฒนาในยุโรปและสหรัฐอเมริกา เมื่อพลังของเลเซอร์ความเร็วสูงเพิ่มขึ้น การใช้เลเซอร์ความเร็วสูงจะค่อยๆ กลายเป็นกระแสหลักในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการต่างๆ เช่น การตัดเวเฟอร์ การเจาะรูขนาดเล็ก และการทดสอบเบต้าแบบปิด ศักยภาพของความต้องการอุปกรณ์เลเซอร์ความเร็วสูงนั้นค่อนข้างสูง

ปัจจุบันมีผู้ผลิตอุปกรณ์เลเซอร์ความแม่นยำสูงในประเทศจีนที่สามารถจัดหาอุปกรณ์สำหรับเจาะร่องเวเฟอร์ ซึ่งสามารถนำไปใช้กับการกัดร่องพื้นผิวเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วภายใต้กระบวนการ 28 นาโนเมตร และอุปกรณ์ตัดเลเซอร์เวเฟอร์คริปโตสำหรับชิปเซ็นเซอร์ MEMS ชิปหน่วยความจำ และอุตสาหกรรมการผลิตชิประดับไฮเอนด์อื่นๆ ในปี 2020 บริษัทเลเซอร์ขนาดใหญ่แห่งหนึ่งในเซินเจิ้นได้พัฒนาอุปกรณ์เลเซอร์สำหรับแยกแผ่นแก้วและซิลิคอน และอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถใช้ผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ระดับไฮเอนด์ได้

เวเฟอร์ชิปตัดเลเซอร์

ในช่วงกลางปี ​​พ.ศ. 2565 บริษัทเลเซอร์แห่งหนึ่งในเมืองอู่ฮั่นได้เปิดตัวอุปกรณ์ตัดแบบดัดแปลงด้วยเลเซอร์อัตโนมัติเต็มรูปแบบ ซึ่งประสบความสำเร็จในการประยุกต์ใช้กับการปรับสภาพพื้นผิวด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรมชิป อุปกรณ์นี้ใช้เลเซอร์เฟมโตวินาทีความแม่นยำสูงและพลังงานพัลส์ต่ำมากในการปรับแต่งพื้นผิวของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในระดับไมครอน ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างมาก อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับการตัดเซมิคอนดักเตอร์ผสม SiC, GaAs, LiTaO3 ที่มีต้นทุนสูงและมีช่องทางแคบ (≥20um) และการตัดแบบดัดแปลงภายในชิปเวเฟอร์อื่นๆ เช่น ชิปซิลิคอน ชิปเซ็นเซอร์ MEMS และชิป CMOS เป็นต้น

จีนกำลังแก้ไขปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญของเครื่องพิมพ์หิน ซึ่งจะผลักดันความต้องการเลเซอร์เอ็กไซเมอร์และเลเซอร์อัลตราไวโอเลตสุดขั้วที่เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องพิมพ์หิน แต่ยังมีการวิจัยในสาขานี้น้อยมากในประเทศจีน

หัวประมวลผลเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสำหรับชิประดับไฮเอนด์อาจกลายเป็นกระแสฮิตต่อไป

เนื่องจากอุตสาหกรรมชิปเซมิคอนดักเตอร์ของจีนมีความอ่อนแอในอดีต การวิจัยและการประยุกต์ใช้ชิปประมวลผลด้วยเลเซอร์จึงยังมีน้อย ซึ่งชิปเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในการประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคขั้นปลาย ในอนาคต ตลาดหลักสำหรับการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงในจีนจะค่อยๆ เปลี่ยนจากการประมวลผลชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปไปสู่การผลิตวัสดุและส่วนประกอบหลัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเตรียมวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุชีวการแพทย์ และวัสดุพอลิเมอร์

กระบวนการประยุกต์ใช้เลเซอร์ในอุตสาหกรรมชิปเซมิคอนดักเตอร์จะได้รับการพัฒนาเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับผลิตภัณฑ์ชิปความแม่นยำสูง การประมวลผลด้วยแสงแบบไม่สัมผัสเป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุด ด้วยความต้องการชิปที่สูงมาก อุตสาหกรรมชิปจึงมีแนวโน้มที่จะมีส่วนสำคัญต่อความต้องการอุปกรณ์การประมวลผลด้วยเลเซอร์ความแม่นยำสูงในรอบต่อไป