自从1960年第一台红宝石激光器诞生至今,激光行业虽然未曾像半导体行业那样经历了快速发展,但是人类对激光技术的探索从未止步。
经历了六十多年的发展,激光器的种类,已经从最初的固体激光器,发展出了气体激光器、半导体激光器、光纤激光器、碟片激光器等多种品类,每种激光器都在自身技术、性能方面不断发展创新,在能量、光束质量和稳定性等方面,始终在向着更高的台阶迈进。
在继光纤激光器技术迅猛发展,为激光产业以及工业应用领域带来了堪称革命性的突破之后,半导体激光器技术也开始迎来快速发展。近年来,全球半导体激光器市场规模稳步提升。Laser Focus World的报道显示,2021年全球半导体激光器市场规模已达到79.46亿美元,同比增长18.17%,2022年市场规模约为87.0亿美元。
半导体激光器作为一种极具潜力的激光技术,它不仅是光纤激光器中最重要的泵浦产品,而且也在向着直接应用不断探索,特别是在工业加工领域,如果能够直接应用,无疑拥有明显的效率优势。目前已经有像LaserLine、凯普林等一众企业在致力于半导体激光器的直接应用。
电动汽车的火爆发展,催生了动力电池制造市场,而动力电池中大量铜材的使用带来的加工需求,带动了高功率蓝光半导体激光器的发展。相比于红外光,铜对蓝光有着更高的吸收率,是铜焊接、增材制造等加工的理想光源。进一步提高蓝光半导体激光器的输出功率、并改善光束质量,能实现更高效的铜加工。最近,厂商们取得的突破让人欣喜,比如,在6月底刚刚结束的德国慕尼黑激光展上,Laserline展示了功率高达4kW的LDM蓝光激光器;Nuburu推出了1kW高亮度蓝光激光器;国内的硬科院也在不断优化蓝光结合红外光的铜焊接方案。
另外,当下发展比较火爆的自动驾驶、消费电子产品中的3D传感等应用,是VCSEL半导体激光器的重要应用市场,VCSEL技术和市场也开始迅速发展,比如通快集成光电二极管的VCSEL实现了诸如眼动跟踪等众多传感功能。一家名为IMARC Group的市场研究公司预计,到2028年VCSEL市场规模将达到45亿美元,2023-2028年间的复合年均增长率(CAGR)达17.4%。
超快是另一个备受关注的技术领域,它代表着激光精密加工技术的最前沿。近年来,随着制造业对精密制造的需求不断增多,超快激光作为真正“锋利的冰冷之刀”,迎来了大显身手的广阔舞台,在切割、钻孔、标记、表面结构化等众多精细加工应用中游刃有余。
在技术参数层面,超快激光的脉冲宽度越来越短,从纳秒、皮秒发展到飞秒,波段范围也覆盖了红外、绿光和紫外。曾几何时,飞秒激光器还只是实验室中的物件,现在已经走向了真实的工业应用场所。业界依然在继续不断挑战着更短的波长、更短的脉宽,30W、50W的紫外飞秒激光器已经付诸使用,比如用于一些热敏材料的高质量切割。
半导体制造是激光技术的一个重要应用市场。作为众多行业的支柱性产业,半导体制造始终位于制造业金字塔是最顶端。近年来,因为一些众所周知的原因,国家开始大力发展半导体产业,激光技术迎来了更广泛的半导体市场。在晶圆制造领域,激光可用于刻图、晶圆划片、晶圆标记等诸多应用,尤其是针对化合物半导体晶圆,如价格昂贵的砷化镓(GaAs)晶圆、氮化镓(GaN)晶圆,紫外激光能够实现边缘光滑、笔直、无碎片的切口,提升材料利用率。在碳化硅(SiC)半导体晶圆的制造中,激光可用于晶圆打标、背金去除、激光隐形改质切割等制程中。
光刻机堪称是半导体制造业皇冠上的明珠。光刻机是晶圆制造的核心设备,目前全球能提供光刻机的企业屈指可数。光刻机中使用的光源,是紫外激光器、深紫外激光器或极紫外激光器。我国在遭遇芯片“卡脖子”之痛后,加速了光刻机攻关,激光行业的很多同人们正在为此不懈努力,尽管道阻且长,我们依然相信行则将至,期待着早日迎来好消息!
除了半导体晶圆制造应用外,激光在整个泛半导体领域,包括集成电路、平板显示、LED、太阳能电池、分立器件等细分产业,都有着越来越广泛的应用。
激光,正成为工业智能制造领域不可或缺的一种万能型加工利器,它不仅是最锋利的刀,也可以是最精密、最“温柔”的刀,能够在周边材料“毫无知觉”的情况下完成加工任务。
中国作为全球重要的制造中心之一,也是激光加工的一个重要应用市场。据悉,中国激光加工产业已经占据全球激光加工产业规模的半壁江山。中国激光产业,正在加速发展进入新的“铂金十年”,其中国产替代的速度和规模将继续快速提升,热门的应用赛道会继续涌现,当然产品的同质化竞争依然会异常剧烈,这其中也自然少不了资本的大量涌入。
7月11-12日慕尼黑上海光博会期间,《激光世界》杂志将携手慕尼黑展览(上海)有限公司联合举办为期两天的专题研讨会,盛邀来自知名大学、科研机构的激光专家,以及来自企业的特约嘉宾,与大家共同交流探讨激光技术领域的最新发展创新,以及激光技术如何为泛半导体制造及整个智能制造产业提供服务。
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作为亚洲重要的激光、光学、光电行业年度聚会,第十七届慕尼黑上海光博会将于7月11-13日在国家会展中心(上海)6.1H、7.1H、8.1H隆重举办,展览面积总面积将达80,000平方米,预计吸引全球1100余家光电行业领先企业入驻,超过80,000名海内外观众莅临现场参观洽谈。展会将集中展示激光智能制造、激光器与光电子、光学与光学制造、红外技术与应用产品特色展示、检测与质量控制以及成像与机器视觉六大主题,同时聚焦当下最热门的汽车工程、新能源/锂电、医疗、消费电子及半导体等应用领域,联动参展企业的核心价值,串联有效应用场景,从产业到终端,促进产业链供应链畅通,不断融合升级,积极推动整个行业创新技术高质量供给,为我国高质量发展提供有力科技支撑。
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慕尼黑华南激光展作为LEAP EXPO成员展,将与慕尼黑华南电子展、慕尼黑华南电子生产设备展、华南电路板国际贸易采购博览会和VisionChina(深圳)同期举办,五展联动,整合上下游资源。展会着眼于华南激光应用市场,旨在为广大华南地区的激光技术潜在用户提供个性化的产品及行业解决方案,顺应产业变革潮流。
2023年慕尼黑华南激光展将持续发力,聚焦激光新应用,拓展行业新客户,网罗半导体、消费电子、新能源、医疗、集成电路等终端应用,连接智能制造装备,助华南地区传统产业升级。
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