Pare de desperdiçar calor: uma maneira mais inteligente de lidar com as cargas térmicas nos processos semicondutores
Nas fábricas de semicondutores, precisamos sempre encontrar um equilíbrio delicado. É necessário eliminar a umidade e secar os wafers, mas se aplicarmos calor em excesso, estragaremos um lote inteiro de silício extremamente sensível.
A maneira tradicional era aquecer toda a câmara, como se fosse um forno gigante. Isso é lento, ineficiente e gera uma quantidade enorme de energia desperdiçada.
Encontramos uma maneira melhor: controladores digitais de secagem por IR. Em vez de aquecer o ar ao redor dos wafers, esses controladores aquecem diretamente o próprio substrato. É uma abordagem mais eficiente, que realmente ajuda a reduzir a pegada de carbono da fábrica.
Como funciona o processo de aquecimento
Pense nos relés antigos: eles simplesmente ligam e desligam. É uma solução muito rudimentar.
Os controladores digitais de IR são diferentes. Eles utilizam comutação de alta frequência e ciclos PID para manter a temperatura exatamente onde ela precisa estar. Não há necessidade de suposições.
O resultado? O aquecimento acontece muito mais rapidamente. Como os wafers não ficam expostos ao calor por tanto tempo, não há necessidade de se preocupar tanto com a deformação térmica. É um processo muito mais eficiente.
Escolhendo o hardware certo
Se você deseja construir uma “fábrica verde”, os controladores são a chave para alcançar esse objetivo. Podemos combiná-los com lâmpadas de quartzo de alta potência. O melhor de tudo é a interface digital: é possível ajustar a potência de acordo com a espessura do material.
Mas é preciso ter cuidado com o consumo elétrico. Os arrays de IR de alta densidade consomem muita eletricidade. Se aumentarmos a potência apenas para processar mais wafers, os sistemas de resfriamento terão que trabalhar ainda mais duro para manter a temperatura controlada. Assim, as economias de carbono que queríamos alcançar acabam desaparecendo.
O segredo está em encontrar o equilíbrio entre a densidade das lâmpadas e o ciclo de trabalho do controlador. Se fizermos isso corretamente, os filamentos durarão mais tempo.
O impacto real
Quando substituímos o método convencional por um sistema de aquecimento controlado por IR, o desperdício de energia durante o processo de aquecimento praticamente desaparece.
Observamos uma redução real na quantidade de kWh consumidos por cada wafer. Como esses sistemas podem ser usados como substitutos para os métodos tradicionais, não é necessário reformular toda a linha de produção para alcançar esses objetivos.
Dessa forma, reduzimos a área de aquecimento e paramos de desperdiçar energia para manter o ambiente quente. É assim que realmente podemos alcançar objetivos de neutralidade carbônica, em vez de apenas falar sobre eles nas reuniões de administração.