Riduzione delle emissioni di carbonio nella produzione di semiconduttori grazie alle onde infrarosse a breve lunghezza d’onda
Se davvero vogliamo raggiungere la neutralità di carbonio nella produzione di semiconduttori, dobbiamo smettere di riscaldare tutto soltanto per far riscaldare un singolo componente. Il riscaldamento tradizionale basato sulla convezione è uno spreco di energia: è come cercare di riscaldare una singola fetta di pizza riscaldando tutte le stanze di casa.
Ed è qui che entra in gioco il riscaldamento a onde infrarosse a breve lunghezza d’onda. Invece di riscaldare l’aria, utilizziamo energia radiativa mirata. È un metodo molto più efficiente.
Perché la fisica è fondamentale
Le onde infrarosse a breve lunghezza d’onda trasmettono energia attraverso radiazioni elettromagnetiche. Non si spreca energia nel riscaldare il corpo del dispositivo o l’aria circostante: l’energia viene diretta direttamente sul wafer.
Utilizzando una lunghezza d’onda compresa tra 0,7 e 2,5 μm, eliminiamo completamente i tempi di riscaldamento. I tempi di avvio del processo diminuiscono notevolmente. Inoltre, poiché i dispositivi non rimangono a temperature elevate per lunghi periodi, si riducono notevolmente i consumi energetici per ogni wafer prodotto.
I vantaggi e i limiti
Per ottenere il flusso di calore necessario, utilizziamo lampade a quarzo ad alta potenza. Si tratta di dispositivi diversi dalle normali lampadine: utilizziamo tubi riempiti di gas allogenati, in modo che i filamenti non si fondano a causa del calore estremo.
Abbiniamo queste lampade a controller precisi, per evitare che venga superato il livello di calore desiderato. Tuttavia c’è un problema: quando si applica una potenza elevata in uno spazio ridotto, le temperature aumentano molto rapidamente. I sistemi di raffreddamento devono quindi funzionare perfettamente. Se i sistemi di raffreddamento non riescono a dissipare il calore, i componenti potrebbero danneggiarsi. È quindi necessario trovare un equilibrio tra potenza e raffreddamento.
Realizzare una “fabbrica verde”
La cosa migliore è passare dai vecchi riscaldatori resistentivi alle piastre a onde infrarosse: in questo modo si ottiene un funzionamento istantaneo, senza sprechi di energia legati ai lunghi cicli di riscaldamento.
Queste piastre possono essere utilizzate come sostituti diretti dei vecchi riscaldatori. Non è necessario modificare l’infrastruttura esistente: basta semplicemente inserirle nei posti previsti per loro.
Ridurre le emissioni di carbonio non significa trovare un singolo componente miracoloso: significa eliminare gli sprechi di energia quando i dispositivi sono inutilizzati. Con le onde infrarosse a breve lunghezza d’onda, è possibile attivare i dispositivi in pochi millisecondi. Si consuma energia solo quando è realmente necessario. Semplice, no?