自從1960年第一臺紅寶石激光器誕生至今,激光行業雖然未曾像半導體行業那樣經歷了快速發展,但是人類對激光技術的探索從未止步。
經歷了六十多年的發展,激光器的種類,已經從最初的固體激光器,發展出了氣體激光器、半導體激光器、光纖激光器、碟片激光器等多種品類,每種激光器都在自身技術、性能方面不斷發展創新,在能量、光束質量和穩定性等方面,始終在向著更高的臺階邁進。
在繼光纖激光器技術迅猛發展,為激光產業以及工業應用領域帶來了堪稱革命性的突破之后,半導體激光器技術也開始迎來快速發展。近年來,全球半導體激光器市場規模穩步提升。Laser Focus World的報道顯示,2021年全球半導體激光器市場規模已達到79.46億美元,同比增長18.17%,2022年市場規模約為87.0億美元。
半導體激光器作為一種極具潛力的激光技術,它不僅是光纖激光器中最重要的泵浦產品,而且也在向著直接應用不斷探索,特別是在工業加工領域,如果能夠直接應用,無疑擁有明顯的效率優勢。目前已經有像LaserLine、凱普林等一眾企業在致力于半導體激光器的直接應用。
電動汽車的火爆發展,催生了動力電池制造市場,而動力電池中大量銅材的使用帶來的加工需求,帶動了高功率藍光半導體激光器的發展。相比于紅外光,銅對藍光有著更高的吸收率,是銅焊接、增材制造等加工的理想光源。進一步提高藍光半導體激光器的輸出功率、并改善光束質量,能實現更高效的銅加工。最近,廠商們取得的突破讓人欣喜,比如,在6月底剛剛結束的德國慕尼黑激光展上,Laserline展示了功率高達4kW的LDM藍光激光器;Nuburu推出了1kW高亮度藍光激光器;國內的硬科院也在不斷優化藍光結合紅外光的銅焊接方案。
另外,當下發展比較火爆的自動駕駛、消費電子產品中的3D傳感等應用,是VCSEL半導體激光器的重要應用市場,VCSEL技術和市場也開始迅速發展,比如通快集成光電二極管的VCSEL實現了諸如眼動跟蹤等眾多傳感功能。一家名為IMARC Group的市場研究公司預計,到2028年VCSEL市場規模將達到45億美元,2023-2028年間的復合年均增長率(CAGR)達17.4%。
超快是另一個備受關注的技術領域,它代表著激光精密加工技術的最前沿。近年來,隨著制造業對精密制造的需求不斷增多,超快激光作為真正“鋒利的冰冷之刀”,迎來了大顯身手的廣闊舞臺,在切割、鉆孔、標記、表面結構化等眾多精細加工應用中游刃有余。
在技術參數層面,超快激光的脈沖寬度越來越短,從納秒、皮秒發展到飛秒,波段范圍也覆蓋了紅外、綠光和紫外。曾幾何時,飛秒激光器還只是實驗室中的物件,現在已經走向了真實的工業應用場所。業界依然在繼續不斷挑戰著更短的波長、更短的脈寬,30W、50W的紫外飛秒激光器已經付諸使用,比如用于一些熱敏材料的高質量切割。
半導體制造是激光技術的一個重要應用市場。作為眾多行業的支柱性產業,半導體制造始終位于制造業金字塔是最頂端。近年來,因為一些眾所周知的原因,國家開始大力發展半導體產業,激光技術迎來了更廣泛的半導體市場。在晶圓制造領域,激光可用于刻圖、晶圓劃片、晶圓標記等諸多應用,尤其是針對化合物半導體晶圓,如價格昂貴的砷化鎵(GaAs)晶圓、氮化鎵(GaN)晶圓,紫外激光能夠實現邊緣光滑、筆直、無碎片的切口,提升材料利用率。在碳化硅(SiC)半導體晶圓的制造中,激光可用于晶圓打標、背金去除、激光隱形改質切割等制程中。
***堪稱是半導體制造業皇冠上的明珠。***是晶圓制造的核心設備,目前全球能提供***的企業屈指可數。***中使用的光源,是紫外激光器、深紫外激光器或極紫外激光器。我國在遭遇芯片“卡脖子”之痛后,加速了***攻關,激光行業的很多同人們正在為此不懈努力,盡管道阻且長,我們依然相信行則將至,期待著早日迎來好消息!
除了半導體晶圓制造應用外,激光在整個泛半導體領域,包括集成電路、平板顯示、LED、太陽能電池、分立器件等細分產業,都有著越來越廣泛的應用。
激光,正成為工業智能制造領域不可或缺的一種萬能型加工利器,它不僅是最鋒利的刀,也可以是最精密、最“溫柔”的刀,能夠在周邊材料“毫無知覺”的情況下完成加工任務。
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