Де наступний виток буму в прецизійній лазерній обробці?

Нещодавно Apple Inc. офіційно оголосила про випуск нового покоління iPhone 14, зберігаючи звичку одного оновлення на рік. Багато користувачів шоковані тим, що «iPhone розвинувся до 14-го покоління». І він швидко завоював понад 1 мільйон онлайн-замовлень на китайському ринку. iPhone досі популярний серед молоді.

Смартфони викликали перший виток попиту на прецизійну лазерну обробку

Більше десяти років тому, коли смартфони щойно з'явилися, промислові технології лазерної обробки були ще на низькому рівні. Волоконний лазер та надшвидкий лазер були новинками та пустими місцями на китайському ринку, не кажучи вже про прецизійну лазерну обробку. З 2011 року в Китаї поступово застосовується низькоякісне прецизійне лазерне маркування. У той час обговорювалися малопотужний суцільноімпульсний зелений лазер та ультрафіолетовий лазер. А тепер надшвидкий 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, 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 належить до побутової електроніки. 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, носимні 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 обробки? 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 забезпечити часткове заміщення запасів. Отже, де може бути наступний виток зростання попиту на прецизійну лазерну обробку?

Зростання напівпровідникової та чіпової промисловості Китаю

Китай – справжня світова фабрика. У 2020 році додана вартість китайської обробної промисловості становила 28,5% світової частки. Саме величезна китайська обробна промисловість має величезний ринковий потенціал для лазерної обробки та виробництва. Однак, обробна промисловість Китаю на ранній стадії має слабкий технічний потенціал, 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 прорвала 14-нм технологічний процес виробництва мікросхем та досягла певних масштабів масового виробництва. Для деяких мікросхем, що виготовляються 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 мікросхем всередині країни. З введенням у дію Закону США про чипи конкуренція у сфері технологій мікросхем між Китаєм та Сполученими Штатами посилилася, і може виникнути надлишок пропозиції. У 2021 році спостерігалося значне скорочення імпорту мікросхем до Китаю.

Лазерно оброблений чіп

Лазер, що використовується в обробці напівпровідникових мікросхем

Пластини є основними матеріалами напівпровідникових виробів та мікросхем, які потребують механічного полірування після вирощування. На пізнішому етапі велике значення має різання пластин, також відоме як нарізання пластин. 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 високоякісних галузей виробництва мікросхем. У 2020 році велике лазерне підприємство в Шеньчжені розробило обладнання для лазерного роз'єднання для розділення скляних та кремнієвих пластин, і це обладнання можна використовувати для виробництва високоякісних напівпровідникових мікросхем.

Лазерне різання чіп-вафель

У середині 2022 року лазерне підприємство в Ухані представило повністю автоматичне обладнання для лазерного модифікаційного різання, яке було успішно застосовано для лазерної обробки поверхні в галузі чіпів. Пристрій використовує високоточний фемтосекундний лазер та надзвичайно низьку енергію імпульсу для лазерної модифікації поверхні напівпровідникових матеріалів у мікронному діапазоні, що значно покращує продуктивність напівпровідникових оптоелектронних пристроїв. Обладнання підходить для внутрішньої модифікації різання високовартісних, вузькоканальних (≥20 мкм) складних напівпровідникових SiC, GaAs, LiTaO3 та інших пластин, таких як кремнієві чіпи, чіпи датчиків MEMS, чіпи 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, дослідження та застосування лазерних мікросхем проводилися мало, і вони спочатку використовувалися для складання кінцевих деталей 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.

У галузі напівпровідникових мікросхем буде розроблено все більше і більше процесів лазерного застосування. Для високоточних мікросхемних продуктів найбільш підходящим методом є безконтактна оптична обробка. З огляду на величезний попит на мікросхеми, індустрія мікросхем, ймовірно, сприятиме наступному витку попиту на прецизійне обладнання для лазерної обробки.