過去幾年,手機屏幕經曆了從(cong) 四角直角到水滴屏、劉海屏、全麵屏、曲麵屏、以及最新的折疊屏的革新。
這背後要歸功於(yu) 激光切割工藝的進化,尤其是飛秒激光。
時至今日,作為(wei) 芯片製造最關(guan) 鍵環節的光刻機以及背後的工作原理已經成為(wei) 顯學。
光刻機的水平直接決(jue) 定了中國芯片製造的水平,它的突破無疑代表了中國芯片製造的水平。
但很少有人知道,激光器是光刻機核心設備之一。
這幾年,幾乎每隔一段時間都有中國光刻機獲突破的消息,都跟飛秒激光器有關(guan) 。
2019年4月,武漢光電國家研究中心對外宣布,該中心甘棕鬆團隊研製的9nm線寬雙光束超衍射極限光刻試驗樣機,樣機係統關(guan) 鍵零部件包括飛秒激光器、聚焦物鏡等也實現了國產(chan) 化。
與(yu) 動輒幾千萬(wan) 美元的主流光刻機乃至一億(yi) 美元售價(jia) 的EUV光刻機相比,超分辨光刻硬件部分隻需要一台飛秒激光器和一台普通連續激光器,成本隻是主流光刻機的幾分之一。
雖然這僅(jin) 僅(jin) 是樣機試驗,距離取代EUV光刻機還有很長的路要走,尚不能解決(jue) 當下產(chan) 業(ye) 問題,但可以看得出,中國已經意識到精密製造領域的短板,這其中飛秒激光器是一個(ge) 繞不開的技術。

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飛秒激光被譽為(wei) “最亮的光、最準的尺、最快的刀”,能以極快的速度將其全部能量注入到很小的作用區域,瞬間內(nei) 產(chan) 生的高能量密度的沉積將使電子的吸收和運動方式發生變化,可以避免線性吸收、能量轉移及擴散過程等的影響,從(cong) 根本上改變了激光與(yu) 物質相互作用的機製。
簡單說就是,飛秒激光與(yu) 材料相互作用的時間極短,等離子體(ti) 還沒來得及將能量傳(chuan) 遞給周圍材料,就已經從(cong) 材料表麵被燒蝕掉,不會(hui) 給周圍的材料帶來熱影響,這種“冷加工”優(you) 勢使得飛秒激光在微電子、光子學和MOEMS(激光機電係統)等高新技術領域和精細激光醫療、精密鑽孔、精密切割等精密加工領域中應用前景巨大。
除了芯片製造中的光刻機,飛秒激光器另一個(ge) 重要的領域是柔性顯示屏。
華為(wei) P40係列手機采用的曲麵柔性屏,帶來了全麵屏的震撼體(ti) 驗,這要得益於(yu) 京東(dong) 方在柔性OLED屏的出貨量提供了強大的支持。
柔性OLED屏手機新性能對生產(chan) 加工工藝也提出了更高的要求。其中,約70%的手機加工鏈和製造環節都用到了多種不同的激光工藝。在柔性OLED生產(chan) 過程中,激光加工對各段製程起著至關(guan) 重要的作用,並且激光以其靈活高效成為(wei) 柔性化生產(chan) 線的首選。
高分子聚合物薄膜材料廣泛應用於(yu) 電子產(chan) 品,如FPCB覆蓋膜,OLED柔性顯示屏中的複合膜等,由於(yu) 材料極薄,如果采用納秒激光脈衝(chong) 加工,材料極易變形,甚至在加工麵的材料發生碳化。
未來幾年,京東(dong) 方、天馬、維信諾等企業(ye) 將加大建設OLED麵板產(chan) 線,總投資超千億(yi) 元,OLED激光設備國產(chan) 替代大有空間,隨著我國激光技術的成熟、成本的降低,同時也驅動著激光在柔性屏製造中的應用潛力。
在業(ye) 內(nei) ,飛秒激光技術給顯示行業(ye) 帶來無可比擬的品質提升已經成為(wei) 共識,尤其是時下最熱的柔性OLED膜切及屏下鑽孔。
一些激光技術公司紛紛與(yu) 世界頂級麵板製造商合作,不斷改進柔性顯示屏製造工藝。

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科技日報社副社長房漢廷認為(wei) ,要解決(jue) 中國創新鏈與(yu) 產(chan) 業(ye) 鏈中的卡脖子技術,必須要發展自己的根技術,培育自己的根產(chan) 業(ye) 。
根技術產(chan) 業(ye) 有三個(ge) 顯著特征:共性架構性;強裂變屬性;多功能生成性。
“根技術”產(chan) 業(ye) 中很重要的一部分時用新技術賦能改造傳(chuan) 統產(chan) 業(ye) 。
房漢廷認為(wei) 物聯網、5G網絡、AI、聚變能源、3D打印、基因編輯、飛秒激光、量子計算、生物工程九個(ge) 方麵,是當下以及未來相當長時間的根產(chan) 業(ye) ,國家的戰略布局也應該在這些方麵加大力度。
飛秒激光的重要性就在於(yu) 對中國製造業(ye) 的賦能改造。
如果說工業(ye) 互聯網帶來的是降本增效,飛秒激光則是一種使中國製造轉向附加值更高、技術壁壘更高的高端精密加工的利器,尤其是在消費電子觸摸屏模組生產(chan) 、半導體(ti) 晶圓劃片等高端3C製造領域。
從(cong) 全球競爭(zheng) 來看,飛秒激光在工業(ye) 應用的曆史不長,是歐美等發達國家重點布局的激光應用熱點。
目前,包括飛秒激光在內(nei) 的超快激光市場基本被國外公司主導,占據全球近90%的市場份額,但中國科研機構及企業(ye) 對超快激光非常重視,相關(guan) 企業(ye) 加大投入攻克難點技術,正在追趕國際先進水平。
據測算,皮秒、飛秒超快激光器國產(chan) 化將推動國內(nei) 應用商的使用成本降低至少30%-40%,未來市場可期。

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在國產(chan) 替代進程中,飛秒激光無疑一個(ge) 巨大的市場。
包括成都、深圳在內(nei) 的國內(nei) 不少城市也在紛紛布局飛秒激光產(chan) 業(ye) 。
其中,青島自貿激光科技有限公司是中國最早從(cong) 事飛秒激光技術的企業(ye) 之一,專(zhuan) 業(ye) 從(cong) 事飛秒光纖激光器及其核心元器件、超快激光應用裝備的研發、生產(chan) 、銷售,是國內(nei) 少數能為(wei) 客戶提供非標定製和全麵的技術解決(jue) 方案的領先企業(ye) 之一。
青島自貿激光也入選了2019山東(dong) 省新舊動能轉換優(you) 選項目,是青島市八個(ge) 高端裝備優(you) 選項目之一。
作為(wei) 最被看重的根技術產(chan) 業(ye) 之一,飛秒激光如何進一步提升青島高端製造水平?尤其是跟顯示屏需求企業(ye) 進行深度合作,帶來顯示屏技術的又一次革命?如何圍繞飛秒激光技術形成優(you) 勢產(chan) 業(ye) 集群?青島對飛秒激光產(chan) 業(ye) 發展都有哪些支持措施?
8月25日,由青島市科技局指導、青記智庫和騰訊城市品牌計劃聯合承辦的2020青島科創沙龍第2期,聚焦“飛秒激光在先進製造業(ye) 的革命性應用”主題,將邀請青島市科技局副局長吳緒永、青島自貿激光負責人邴召榮、山東(dong) 大學信息工程和科學技術學院劉兆軍(jun) 院長等嘉賓,一方麵對飛秒激光技術進行解讀,介紹飛秒激光的應用場景和發展前景;另一方麵搭建一個(ge) 前沿技術應用對接的平台,介紹包括飛秒激光在內(nei) 青島的前沿科創產(chan) 業(ye) 發展情況、相關(guan) 支持、未來有哪些可能想成在全球具有競爭(zheng) 力的產(chan) 業(ye) 集群。
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