Де наступний виток буму в прецизійній лазерній обробці?

Не так давно Apple Inc. офіційно оголосила про вихід нового покоління iPhone 14, зберігаючи звичку одного оновлення на рік. Багато користувачів шоковані тим, що «iPhone розвинувся до 14-го покоління». І він швидко отримав понад 1 мільйон онлайн-бронювань на китайському ринку. iPhone все ще популярний серед молоді.

Смартфони викликали перший виток попиту на прецизійну лазерну обробку

Більше десяти років тому, коли смартфони тільки з'явилися, промислові технології лазерної обробки все ще були на низькому рівні. Волоконні лазери та надшвидкісні лазери були новинками та пустими місцями на китайському ринку, не кажучи вже про прецизійну лазерну обробку. З 2011 року в Китаї поступово застосовується низькоточна лазерна маркування. У той час обговорювалися малопотужні імпульсні зелені лазери на твердому тілі та ультрафіолетові лазери. А тепер надшвидкісний лазер поступово використовується в комерційних цілях, і говорять про надшвидку прецизійну лазерну обробку.

Масове застосування прецизійної лазерної обробки значною мірою зумовлене розвитком смартфонів. Виробництво слайдів для камер, модулів відбитків пальців, клавіш HOME, глухих отворів для камер та вирізання панелей мобільних телефонів неправильної форми тощо – все це виграє від технологічного прориву надшвидкого лазерного прецизійного різання. Бізнес прецизійної обробки основних китайських виробників лазерної прецизійної обробки пов'язаний зі споживчою електронікою. Тобто, останній виток буму в прецизійній лазерній обробці забезпечується побутовою електронікою, особливо смартфонами та дисплеями.

Лазерне різання панелей

З 2021 року споживчі товари, такі як смартфони, браслети та дисплеї, демонструють тенденцію до зниження, що призводить до зниження попиту на обладнання для обробки побутової електроніки та посилення тиску на його зростання. Тож чи може новий iPhone 14 ініціювати новий виток буму на ринку обробки даних? Але, судячи з поточної тенденції, коли люди менш охоче купують новий телефон, майже напевно, що смартфони не зможуть сприяти новому зростанню ринкового попиту. 5G та складні телефони, які були популярними кілька років тому, можуть лише частково замінити запаси. Отже, де може бути наступний виток зростання попиту на прецизійну лазерну обробку?

Зростання напівпровідникової та чіпової промисловості Китаю

Китай – це справжня світова фабрика. У 2020 році додана вартість обробної промисловості Китаю становила 28,5% світової частки. Саме величезна китайська виробнича промисловість має величезний ринковий потенціал для лазерної обробки та виробництва. Однак, обробна промисловість Китаю має слабке технічне накопичення на ранній стадії, і більшість з них є галузями середнього та низького рівня. За останнє десятиліття спостерігається значний прогрес у машинобудуванні, транспорті, енергетиці, морському машинобудуванні, аерокосмічній галузі, виробничому обладнанні тощо, включаючи розробку лазерів та лазерного обладнання, що значно скоротило розрив із передовим міжнародним рівнем.

Згідно зі статистикою Асоціації напівпровідникової промисловості, материковий Китай є найшвидшим у світі будівельником заводів: 31 великий завод, що спеціалізується на зрілому процесі, очікується, що буде завершено до кінця 2024 року; ця швидкість значно перевищує 19 заводів, запланованих до введення в експлуатацію на Тайвані (Китай) протягом того ж періоду, а також 12 заводів, очікується у Сполучених Штатах.

Нещодавно Китай оголосив, що шанхайська промисловість інтегральних схем перейшла на 14-нм техпроцес і досягла певних масштабів масового виробництва. Для деяких чіпів, виготовлених за технологією понад 28 нм, що використовуються в побутовій техніці, автомобілях та зв'язку, Китай може похвалитися надзвичайно зрілим виробничим процесом і може повністю задовольнити загальний попит на більшість чіпів усередині країни. З появою США Згідно із Законом CHIPS, конкуренція у сфері технологій чипів між Китаєм та Сполученими Штатами стає більш інтенсивною, і може виникнути надлишок пропозиції. 2021  спостерігалося значне скорочення імпорту чіпсів до Китаю.

Лазерно оброблений чіп

Лазер, що використовується в обробці напівпровідникових мікросхем

Пластини – це основні матеріали напівпровідникових виробів та мікросхем, які потребують механічного полірування після вирощування. На пізнішому етапі велике значення має нарізання вафель, також відоме як нарізання вафель кубиками. Рання технологія короткоімпульсного лазерного різання пластин DPSS була розроблена та вдосконалена в Європі та Сполучених Штатах. Зі зростанням потужності надшвидких лазерів, їх використання поступово стане мейнстрімом у майбутньому, особливо в таких процедурах, як різання пластин, мікросвердління отворів, закриті бета-тестування. Потенціал попиту на надшвидке лазерне обладнання є порівняно великим.

Зараз у Китаї існують виробники прецизійного лазерного обладнання, які можуть постачати обладнання для прорізання пластин, яке можна застосовувати для поверхневого прорізання 12-дюймових пластин за 28-нм технологічним процесом, а також обладнання для лазерного крипторізання пластин, що застосовується для сенсорних мікросхем MEMS, мікросхем пам'яті та інших галузей виробництва високоякісних мікросхем. У 2020 році велике лазерне підприємство в Шеньчжені розробило обладнання для лазерного роз'єднання для розділення скляних та кремнієвих пластин, яке можна використовувати для виробництва високоякісних напівпровідникових чіпів.

Лазерне різання чіп-вафель

У середині 2022 року лазерне підприємство в Ухані представило повністю автоматичне обладнання для лазерного різання, яке було успішно застосовано для лазерної обробки поверхні в галузі чіпсів. Пристрій використовує високоточний фемтосекундний лазер та надзвичайно низьку енергію імпульсу для виконання лазерної модифікації поверхні напівпровідникових матеріалів у мікронному діапазоні, що значно покращує продуктивність напівпровідникових оптоелектронних пристроїв. Обладнання підходить для різання внутрішньої модифікації пластинних мікросхем високої вартості, вузькоканального (≥20мкм) складного напівпровідника SiC, GaAs, LiTaO3 та інших, таких як кремнієві мікросхеми, мікросхеми датчиків MEMS, мікросхеми CMOS тощо. 

Китай вирішує ключові технічні проблеми літографічних машин, що призведе до зростання попиту на ексимерні лазери та лазери екстремального ультрафіолетового випромінювання, пов'язані з використанням літографічних машин, але досі в Китаї досліджень у цій галузі проводилося мало.

Прецизійні лазерні обробні головки для високоякісних матеріалів та чіпів можуть стати наступною хвилею моди

Через слабкість китайської промисловості напівпровідникових мікросхем раніше, було мало досліджень та застосувань лазерних мікросхем, які спочатку використовувалися для складання терміналів для подальшого виробництва споживчої електроніки. У майбутньому основний ринок прецизійної лазерної обробки в Китаї поступово переміститься з обробки загальних електронних деталей на виробництво матеріалів та ключових компонентів, особливо на виробництво напівпровідникових, біомедичних та полімерних матеріалів.

Буде розроблено все більше і більше процесів застосування лазерів у промисловості напівпровідникових мікросхем. Для високоточних чіп-продуктів найбільш підходящим методом є безконтактна оптична обробка. З огляду на величезний попит на чіпи, індустрія чіпів, ймовірно, сприятиме наступному витку попиту на прецизійне лазерне обробне обладнання.