Прекратим нагревание воздуха: более эффективный способ обработки тепла в полупроводниковой промышленности
Давайте будем честны: традиционные конвекционные печи по сути представляют собой огромные коробки, которые нагревают каждую молекулу воздуха внутри, лишь бы довести температуру небольшого кристалла до необходимого уровня. Это огромная трата энергии.
Мы нашли лучший способ. Вместо нагревания всей комнаты мы используем лампы с коротковолновым инфракрасным излучением для прямого нагрева поверхности кристалла. Это похоже на замену обычного обогревателя на специальную лампу — таким образом вы перестаете тратить энергию на нагрев стенок устройства и направляете её туда, где она действительно нужна.
Чудо излучения
Коротковолновое инфракрасное излучение работает на более высокой частоте. Это значит, что энергия не просто остается на поверхности, но и проникает в сам материал. Благодаря этому достигается целевая температура гораздо быстрее. В «зеленой фабрике» каждый киловатт-час имеет большое значение. Используя лампы с высокой плотностью мощности, можно сократить расходы на нагрев. Всё происходит очень быстро. И это меняет всю схему расчета затрат на энергию.
Что же находится внутри лампы?
Мы не экономим на качестве составляющих. Мы используем кварцевые корпуса высокой чистоты и галогенные циклы для предотвращения износа нитей накаливания. Галогенный газ является ключевым элементом — он предотвращает слишком быстрое испарение вольфрама. Без него трубки со временем потемнеют и потеряют свои свойства. Кроме того, мы используем специальные покрытия для регулировки длины волны излучения. Мы хотим, чтобы кремний или фоторезист поглощали тепло, а не отражали его обратно в устройство.
Проблемы при интеграции
Нельзя просто заменить лампу и считать, что всё готово. Необходимо учитывать особенности электросети. Лампы с высокой мощностью потребляют большое количество энергии сразу после включения. Если не подобрать соответствующие источники питания и контроллеры PID, то будет постоянно происходить срабатывание автоматических выключателей. Также необходимо обращать внимание на систему охлаждения. Коротковолновое инфракрасное излучение выделяет огромное количество тепла. Если система охлаждения не будет соответствующей, концы ламп сгорят, или, что еще хуже, кварцевая трубка может треснуть под действием нагрузки.
Но если всё настроено правильно, время нагрева сокращается. Короче время нагрева означает меньше выбросов углерода в воздух на каждый произведенный продукт. Это просто более экологичный способ работы.