精密激光加工的下一轮繁荣将在哪里？

不久前，苹果公司正式发布了新一代iPhone 14，延续了每年更新一次的惯例。许多用户惊讶地发现“iPhone已经发展到第14代了”。这款手机在中国市场迅速获得了超过100万的线上预订量。iPhone依然深受年轻人的喜爱。

智能手机引发了对精密激光加工的第一轮需求。

十多年前，智能手机刚刚问世时，工业激光加工技术还处于起步阶段。光纤激光器和超快激光器在中国市场还是一片空白，更遑论精密激光加工。自2011年以来，低端精密激光打标技术在中国逐渐得到应用。当时，小功率固体脉冲绿光激光器和紫外激光器是人们讨论的焦点。而如今，超快激光器已逐步应用于商业领域，超快精密激光加工也成为人们热议的话题。

精密激光加工技术的大规模应用主要由智能手机的发展所驱动。摄像头滑盖、指纹模块、HOME键、摄像头盲孔以及异形切割等手机面板的生产，都受益于超高速激光精密切割技术的突破。中国主要激光精密加工厂商的精密加工业务也主要来自消费电子领域。也就是说，上一轮精密激光加工技术的繁荣是由消费电子，特别是智能手机和显示面板行业推动的。

激光面板切割

自2021年以来，智能手机、可穿戴腕带和显示面板等消费品市场呈现下滑趋势，导致对消费电子加工设备的需求疲软，增长面临更大压力。那么，新款iPhone 14能否开启新一轮加工设备热潮？但从目前人们购买新手机意愿降低的趋势来看，智能手机几乎肯定无法推动市场需求的新增长。几年前流行的5G和折叠屏手机也只能带来部分库存的替代。那么，精密激光加工的下一轮需求增长又将来自何处呢？

中国半导体和芯片行业的崛起

中国堪称名副其实的世界工厂。2020年，中国制造业增加值占全球的28.5%。正是中国庞大的制造业为激光加工制造带来了巨大的市场潜力。然而，中国制造业早期技术积累薄弱，且大多为中低端产业。过去十年，中国在机械、交通、能源、船舶工程、航空航天、制造装备等领域取得了长足进步，包括激光及激光装备的发展，极大地缩小了与国际先进水平的差距。

根据半导体行业协会的统计数据，中国大陆是全球晶圆厂建设速度最快的地区，预计到2024年底将建成31座专注于成熟工艺的大型晶圆厂；这一速度远远超过了同期计划在台湾投入运营的19座晶圆厂，以及预计在美国投入运营的12座晶圆厂。

不久前，中国宣布上海集成电路产业已突破14nm制程，并实现了一定规模的量产。对于家电、汽车、通信等领域使用的28nm以上芯片，中国拥有极其成熟的生产工艺，完全能够满足国内大部分芯片的整体需求。随着美国《芯片技术法案》（CHIPS Act）的出台，中美芯片技术竞争日趋激烈，可能出现供应过剩。2021年，中国芯片进口量大幅下降。

激光加工芯片

用于半导体芯片加工的激光器

晶圆是半导体产品和芯片的基础材料，生长完成后需要进行机械抛光。在后期阶段，晶圆切割（也称晶圆切割）至关重要。早期的短脉冲DPSS激光晶圆切割技术已在欧美地区发展成熟。随着超快激光功率的不断提升，其应用将在未来逐渐成为主流，尤其是在晶圆切割、微孔加工、封闭式测试等工艺中。超快激光设备的需求潜力相对较大。

目前，国内已有精密激光设备制造商能够提供晶圆开槽设备，可用于28nm工艺下12英寸晶圆的表面开槽；此外，还有激光晶圆切割设备，可用于MEMS传感器芯片、存储芯片等高端芯片制造领域。2020年，深圳一家大型激光企业研发出激光解键合设备，可实现玻璃和硅片的分离，该设备可用于高端半导体芯片的生产。

激光切割芯片晶圆

2022年中，武汉一家激光企业推出了全自动激光改性切割设备，并成功应用于芯片领域的激光表面处理。该设备采用高精度飞秒激光器和极低的脉冲能量，对半导体材料表面进行微米级激光改性，从而大幅提升半导体光电器件的性能。该设备适用于高成本、窄沟道（≥20μm）化合物半导体SiC、GaAs、LiTaO3等晶圆芯片内部改性切割，例如硅芯片、MEMS传感器芯片、CMOS芯片等。

中国正在攻克光刻机的关键技术难题，这将推动与光刻机使用相关的准分子激光器和极紫外激光器的需求，但此前中国在该领域的研究还很少。

用于高端芯片的精密激光加工头可能成为下一波热潮。

由于此前中国半导体芯片产业发展滞后，激光加工芯片的研究和应用较少，最初仅用于下游消费电子产品的终端组装。未来，中国精密激光加工的主要市场将逐步从通用电子元件的加工转向上游材料和关键部件的加工，特别是半导体材料、生物医学材料和高分子材料的制备。

半导体芯片行业中越来越多的激光应用工艺将被开发出来。对于高精度芯片产品而言，非接触式光学加工是最合适的加工方法。随着芯片需求的不断增长，芯片行业极有可能推动下一轮对精密激光加工设备的需求。