Hassas Lazer İşlemede Bir Sonraki Patlama Nerede?

Çok uzun zaman önce değil, Apple Inc. yılda bir güncelleme yapma alışkanlığını sürdürerek yeni nesil iPhone 14'ün piyasaya sürüldüğünü resmen duyurdu. "iPhone 14. nesile ulaştı" ifadesi pek çok kullanıcıyı şaşırtıyor. Ve kısa sürede Çin pazarında 1 milyondan fazla online rezervasyon aldı. iPhone gençler arasında hala popüler.

Akıllı telefonlar hassas lazer işlemeye olan talebin ilk turunu başlattı

Akıllı telefonların piyasaya çıktığı on yıldan fazla bir süre önce, endüstriyel lazer işleme teknolojisi henüz düşük seviyedeydi. Fiber lazer ve ultra hızlı lazer Çin pazarında yeni ve boş şeylerdi, hassas lazer işleme desek yalan olmaz. 2011 yılından bu yana düşük hassasiyetli lazer markalama Çin'de kademeli olarak uygulanmaya başlandı. O dönemde küçük güçteki katı darbeli yeşil lazer ve ultraviyole lazer tartışılıyordu. Ve artık ultra hızlı lazerler ticari amaçlı olarak da kullanılmaya başlandı ve ultra hızlı hassas lazer işlemlerinden bahsedilmeye başlandı.

Hassas lazer işlemenin kitlesel uygulaması büyük ölçüde akıllı telefon geliştirmeleriyle sağlanıyor. Kamera slaytları, parmak izi modülleri, HOME tuşları, kamera kör delikleri ve cep telefonu panellerinin düzensiz şekilli kesimi vb. gibi üretimlerin tümü, ultra hızlı lazer hassas kesim teknolojisindeki atılımdan faydalanmaktadır. Çin'in başlıca lazer hassas işleme üreticilerinin hassas işleme işi tüketici elektroniğinden geliyor. Yani hassas lazer işlemedeki son patlama, özellikle akıllı telefonlar ve ekran panelleri olmak üzere tüketici elektroniği alanında yaşanıyor.

Lazer Panel Kesimi

2021 yılından bu yana akıllı telefonlar, giyilebilir bileklikler ve ekran panelleri gibi tüketici ürünleri düşüş eğilimi gösterdi ve bu durum tüketici elektroniği işleme ekipmanlarına olan talebin zayıflamasına ve büyümesi üzerinde daha fazla baskı oluşmasına yol açtı. Peki yeni iPhone 14 yeni bir işlemci patlaması dalgası başlatabilir mi? Ancak insanların yeni bir telefon satın almaya daha az istekli olduğu mevcut eğilim göz önüne alındığında, akıllı telefonların pazar talebindeki yeni büyümeye katkıda bulunamayacağı neredeyse kesin. Birkaç yıl önce popüler olan 5G ve katlanabilir telefonlar ancak kısmi stok değişimi getirebiliyor. Peki hassas lazer işlemede bir sonraki talep artışı nerede olabilir?

Çin'in yarı iletken ve çip endüstrisinin yükselişi

Çin gerçek bir dünya fabrikasıdır. 2020 yılında Çin imalat sanayinin katma değeri dünya payının %28,5'ini oluşturuyor. Lazer işleme ve imalatı için muazzam bir pazar potansiyeli taşıyan Çin'in devasa imalat sanayisidir. Ancak Çin'in imalat sanayii erken aşamada zayıf bir teknik birikime sahip olup, çoğunluğu orta ve düşük gelirli sanayilerden oluşmaktadır. Son on yılda makine, ulaştırma, enerji, denizcilik, havacılık, üretim ekipmanları vb. alanlarda büyük ilerlemeler kaydedilmiş olup, lazerler ve lazer ekipmanlarının geliştirilmesiyle uluslararası ileri düzeyle aradaki fark büyük ölçüde kapanmıştır.

Yarı İletken Endüstrisi Birliği'nin istatistiklerine göre, Çin anakarası dünyanın en hızlı fabrika üreticisi konumunda olup, 2024 yılı sonuna kadar tamamlanması beklenen olgunlaşmış sürece odaklanan 31 büyük fabrika bulunmaktadır. Bu hız, aynı dönemde Çin'in Tayvan kentinde faaliyete geçirilmesi planlanan 19 fabrikanın yanı sıra ABD'de faaliyete geçmesi beklenen 12 fabrikayı da büyük ölçüde aşmaktadır.

Çin, kısa bir süre önce Şanghay entegre devre sektörünün 14nm çip sürecini aştığını ve belli bir seri üretim ölçeğine ulaştığını duyurmuştu. Ev aletleri, otomobiller ve iletişimde kullanılan 28 nm üstü yongaların bir kısmı için Çin, son derece olgun bir üretim sürecine sahip ve yongaların çoğuna yönelik genel talebi iç pazarda mükemmel bir şekilde karşılayabiliyor. ABD'nin tanıtımıyla CHIPS Yasası ile Çin ve ABD arasındaki çip teknolojisi rekabeti daha da yoğunlaşacak ve arz fazlası oluşabilecek. 2021  Çin'in çip ithalatında önemli bir düşüş yaşandı.

Lazerle İşlenmiş Çip

Yarı iletken yongaların işlenmesinde kullanılan lazer

Yarı iletken ürünlerin ve çiplerin temel malzemesi olan waferların, üretim sonrasında mekanik olarak parlatılması gerekmektedir. Daha sonraki aşamada ise wafer kesme, diğer adıyla wafer küpleme işlemi büyük önem taşıyor. İlk kısa darbeli DPSS lazer gofret kesme teknolojisi Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde geliştirilmiş ve olgunlaştırılmıştır. Ultra hızlı lazerlerin gücü arttıkça, özellikle wafer kesme, mikro delme delikleri, kapalı beta testleri gibi işlemlerde gelecekte kullanımı giderek yaygınlaşacaktır. Ultra hızlı lazer ekipmanlarına olan talep potansiyeli nispeten büyüktür.

Şu anda Çin'de, 28 nm işlem altında 12 inçlik gofretlerin yüzey yuvalarına uygulanabilen gofret yuvalama ekipmanı ve MEMS sensör çipleri, bellek çipleri ve diğer üst düzey çip üretim alanlarına uygulanan lazer gofret kripto kesme ekipmanı sağlayabilen hassas lazer ekipman üreticileri bulunmaktadır. 2020 yılında Shenzhen'deki büyük bir lazer işletmesi, cam ve silikon dilimlerinin ayrılmasını sağlamak için lazer ayırma ekipmanı geliştirdi ve ekipman, yüksek kaliteli yarı iletken çipler üretmek için kullanılabilir.

Lazer Kesim Çip Gofret

2022 yılının ortalarında, Wuhan'daki bir lazer işletmesi, çip alanında lazer yüzey işlemine başarıyla uygulanan tam otomatik lazer modifiyeli 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 iyileştiriyor. Ekipman, yüksek maliyetli, dar kanallı (≥20um) bileşik yarı iletken SiC, GaAs, LiTaO3 ve silikon yongalar, MEMS sensör yongaları, CMOS yongaları vb. gibi diğer yonga yongalarının iç modifikasyon kesimi için uygundur. 

Çin, litografi makinelerinin temel teknik sorunlarıyla mücadele ediyor ve bu da litografi makinelerinin kullanımıyla ilgili excimer lazerler ve aşırı ultraviyole lazerlere olan talebi artıracaktır, ancak Çin'de daha önce bu alanda çok az araştırma yapılmıştır.

Üst düzey ve çipler için hassas lazer işleme kafaları bir sonraki çılgınlık dalgası olabilir

Çin'in yarı iletken çip sektöründeki zayıflık nedeniyle, ilk olarak tüketici elektroniği ürünlerinin son montajında kullanılan lazer işleme çipleri üzerinde çok az araştırma ve uygulama yapılmıştı. Gelecekte, Çin'deki hassas lazer işleme için ana pazar, genel elektronik parçaların işlenmesinden, özellikle yarı iletken malzemelerin, biyomedikal ve polimer malzemelerin hazırlanması olmak üzere, ana malzemelere ve temel bileşenlere doğru kademeli olarak kayacaktır.

Yarı iletken çip endüstrisinde giderek daha fazla lazer uygulama prosesi geliştirilecek. Yüksek hassasiyetli çip ürünleri için temassız optik işleme en uygun yöntemdir. Çiplere olan talebin büyük olmasıyla birlikte, çip endüstrisinin hassas lazer işleme ekipmanlarına olan talebin bir sonraki dalgasına katkıda bulunması çok muhtemeldir.