Hassas Lazer İşleme Alanında Bir Sonraki Büyük Atılım Nerede Olacak?

Kısa bir süre önce Apple Inc., yılda bir güncelleme geleneğini sürdürerek yeni nesil iPhone 14'ün piyasaya sürülmesini resmen duyurdu. Birçok kullanıcı "iPhone'un 14. nesile ulaştığına" şaşırdı. Ve Çin pazarında hızla 1 milyondan fazla online ön sipariş aldı. iPhone, gençler arasında hala popülerliğini koruyor.

Akıllı telefonlar, hassas lazer işleme için ilk talep dalgasını tetikledi.

On yıldan uzun bir süre önce, akıllı telefonlar yeni piyasaya sürüldüğünde, endüstriyel lazer işleme teknolojisi hala düşük bir seviyedeydi. Fiber lazer ve ultra hızlı lazer, Çin pazarında yeni ve bilinmeyen şeylerdi, hassas lazer işlemeden bahsetmeye bile gerek yok. 2011'den beri, düşük güçlü hassas lazer markalama Çin'de kademeli olarak uygulanmaya başlandı. O zamanlar, düşük güçlü katı hal darbeli yeşil lazer ve ultraviyole lazer tartışılıyordu. Ve şimdi, ultra hızlı lazer ticari amaçlarla kademeli olarak kullanılmaya başlandı ve ultra hızlı hassas lazer işleme hakkında konuşuluyor.

Hassas lazer işleme teknolojisinin yaygınlaşması büyük ölçüde akıllı telefon geliştirme çalışmalarıyla tetikleniyor. Kamera kızakları, parmak izi modülleri, ana ekran tuşları, kamera kör noktaları ve düzensiz şekilli cep telefonu panellerinin kesimi gibi üretimlerin tamamı, ultra hızlı lazer hassas kesim teknolojisindeki atılımlardan faydalanıyor. Çin'deki başlıca lazer hassas işleme üreticilerinin hassas işleme işi tüketici elektroniğine dayanıyor. Yani, hassas lazer işleme alanındaki son büyük atılım, özellikle akıllı telefonlar ve ekran panelleri olmak üzere tüketici elektroniği tarafından destekleniyor.

Lazer Panel Kesimi

2021'den beri akıllı telefonlar, giyilebilir bileklikler ve ekran panelleri gibi tüketici ürünlerinde düşüş eğilimi gözlemleniyor; bu da tüketici elektroniği işleme ekipmanlarına olan talebin zayıflamasına ve büyüme üzerinde daha fazla baskıya yol açıyor. Peki yeni iPhone 14, işleme alanında yeni bir patlama dalgası başlatabilir mi? Ancak insanların yeni telefon satın alma isteğinin azaldığı mevcut trende bakılırsa, akıllı telefonların pazar talebindeki yeni büyümeye katkıda bulunması neredeyse imkansız. Birkaç yıl önce popüler olan 5G ve katlanabilir telefonlar ise sadece kısmi bir stok yenilemesi sağlayabilir. Peki hassas lazer işlemede bir sonraki talep artışı nerede olabilir?

Çin'in yarı iletken ve çip endüstrisinin yükselişi

Çin, gerçek anlamda bir dünya fabrikasıdır. 2020 yılında, Çin imalat sanayinin katma değeri dünya payının %28,5'ini oluşturmuştur. Çin'in devasa imalat sanayisi, lazer işleme ve imalatı için muazzam bir pazar potansiyeli sunmaktadır. Bununla birlikte, Çin imalat sanayinin başlangıç ​​aşamasında teknik birikimi zayıftır ve çoğu orta ve düşük seviyeli sektörlerdir. Son on yılda, makine, ulaşım, enerji, deniz mühendisliği, havacılık, imalat ekipmanları vb. alanlarda, lazer ve lazer ekipmanlarının geliştirilmesi de dahil olmak üzere büyük ilerlemeler kaydedilmiş ve uluslararası ileri seviye ile aradaki fark büyük ölçüde kapanmıştır.

Yarı İletken Sanayi Birliği'nin istatistiklerine göre, Çin anakarası, olgun süreçlere odaklanan 31 büyük fabrikanın 2024 yılı sonuna kadar tamamlanmasıyla dünyanın en hızlı fabrika inşaatçısı konumunda; bu hız, aynı dönemde Tayvan'da faaliyete geçmesi planlanan 19 fabrikanın yanı sıra Amerika Birleşik Devletleri'nde beklenen 12 fabrikanın hızını da büyük ölçüde aşıyor.

Kısa bir süre önce Çin, Şanghay entegre devre endüstrisinin 14nm çip sürecini aştığını ve belirli bir seri üretim ölçeğine ulaştığını duyurdu. Ev aletleri, otomobiller ve iletişimde kullanılan 28nm'nin üzerindeki bazı çipler için Çin, son derece olgun bir üretim sürecine sahip olduğunu ve çoğu çipin genel talebini ülke içinde mükemmel bir şekilde karşılayabileceğini iddia ediyor. ABD'nin Çip Yasası'nın yürürlüğe girmesiyle birlikte, Çin ve Amerika Birleşik Devletleri arasındaki çip teknolojisi rekabeti daha da yoğunlaştı ve arz fazlası oluşabilir. 2021 yılında Çin'in çip ithalatında önemli bir düşüş yaşandı.

Lazerle İşlenmiş Çip

Yarı iletken çiplerin işlenmesinde kullanılan lazer.

Yarı iletken ürünlerin ve çiplerin temel malzemeleri olan wafer'lar, üretimden sonra mekanik olarak parlatılmalıdır. Daha sonraki aşamada, wafer kesimi veya diğer adıyla wafer dilimleme büyük önem taşır. Erken dönem kısa darbeli DPSS lazer wafer kesme teknolojisi Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde geliştirilmiş ve olgunlaşmıştır. Ultra hızlı lazerlerin gücü arttıkça, özellikle wafer kesimi, mikro delme, kapalı beta testleri gibi işlemlerde kullanımı gelecekte giderek yaygınlaşacaktır. Ultra hızlı lazer ekipmanlarının talep potansiyeli oldukça yüksektir.

Şu anda Çin'de, 28 nm işlem altında 12 inçlik wafer'ların yüzey oyuklama işlemine uygulanabilen wafer oyuklama ekipmanı ve MEMS sensör çipleri, bellek çipleri ve diğer üst düzey çip üretim alanlarında kullanılan lazer wafer kripto kesme ekipmanı sağlayabilen hassas lazer ekipman üreticileri bulunmaktadır. 2020 yılında, Shenzhen'deki büyük bir lazer şirketi, cam ve silikon dilimlerinin ayrılmasını sağlayan lazer ayırma ekipmanı geliştirdi ve bu ekipman üst düzey yarı iletken çiplerin üretiminde kullanılabilir.

Lazer Kesim Çip Levhası

2022 yılının ortalarında, Wuhan'da bir lazer şirketi, çip alanında lazer yüzey işleminde başarıyla kullanılan tam otomatik lazerle modifiye edilmiş kesme ekipmanını piyasaya sürdü. Cihaz, yarı iletken malzemelerin yüzeyinde mikron aralığında lazer modifikasyonu gerçekleştirmek için yüksek hassasiyetli femtosaniye lazer ve son derece düşük darbe enerjisi kullanıyor ve böylece yarı iletken optoelektronik cihazların performansını büyük ölçüde artırıyor. Ekipman, silikon çipler, MEMS sensör çipleri, CMOS çipler vb. gibi yüksek maliyetli, dar kanallı (≥20 µm) bileşik yarı iletken SiC, GaAs, LiTaO3 ve diğer yonga levha çiplerinin iç modifikasyon kesimi için uygundur.

Çin, litografi makinelerinin temel teknik sorunlarıyla mücadele ediyor; bu da litografi makinelerinde kullanılacak eksimer lazerlere ve aşırı ultraviyole lazerlere olan talebi artıracak, ancak Çin'de bu alanda daha önce çok az araştırma yapıldı.

Yüksek performanslı ve çip üretimi için hassas lazer işleme başlıkları, bir sonraki büyük trend olabilir.

Daha önce Çin'in yarı iletken çip endüstrisindeki zayıflık nedeniyle, lazerle işlenmiş çipler üzerine yapılan araştırmalar ve uygulamalar sınırlıydı; bu çipler öncelikle tüketici elektroniği ürünlerinin son montajında ​​kullanıldı. Gelecekte, Çin'deki hassas lazer işleme pazarının ana odağı, genel elektronik parçaların işlenmesinden, özellikle yarı iletken malzemeler, biyomedikal ve polimer malzemeler olmak üzere, ileri düzey malzemelere ve temel bileşenlere doğru kademeli olarak kayacaktır.

Yarı iletken çip endüstrisinde giderek daha fazla lazer uygulama süreci geliştirilecektir. Yüksek hassasiyetli çip ürünleri için temassız optik işleme en uygun yöntemdir. Çiplere olan büyük talep göz önüne alındığında, çip endüstrisinin hassas lazer işleme ekipmanlarına yönelik bir sonraki talep dalgasına katkıda bulunması çok muhtemeldir.