Сокращение выбросов углерода в процессе производства полупроводников с использованием кратковолнового инфракрасного излучения
Если мы действительно хотим достичь углеродной нейтральности в производстве полупроводников, нам необходимо прекратить использование способов нагрева, при которых все элементы оборудования нагреваются без необходимости. Традиционный конвективный нагрев является бесполезной тратой ресурсов. Это похоже на попытку разогреть один ломтик пиццы путем нагрева всего дома.
Вот здесь и приходит на помощь кратковолновое инфракрасное излучение. Вместо нагрева воздуха мы используем целенаправленную радиацию. Это гораздо более эффективный способ.
Почему физика так важна
Кратковолновое инфракрасное излучение передает энергию через электромагнитные волны. Таким образом не тратится энергия на нагрев корпуса оборудования или окружающего его воздуха. Энергия направляется непосредственно на пластину с полупроводниками.
Благодаря использованию длины волны от 0,7 до 2,5 мкм удаётся устранить задержки в нагревании. Время подготовки оборудования сокращается. Кроме того, поскольку оборудование не находится в высоких температурах в течение длительного времени, расход энергии на единицу продукции значительно снижается.
Оборудование и компромиссы
Чтобы получить необходимый уровень теплового потока, используются кварцевые лампы высокой мощности. Это не обычные лампочки. Мы используем лампы с галогеном, чтобы нити филаментов не плавились под действием экстремальных температур.
Эти лампы сочетаются с точными контроллерами, чтобы избежать превышения заданных параметров. Но есть один недостаток: при использовании мощности свыше 2 кВт в небольшом пространстве температура быстро повышается.
Системы охлаждения должны быть идеальными. Если они не смогут уводить лишнее тепло от электроники, компоненты будут повреждены. Это требует балансировки.
Превращение фабрики в «зеленую»
Самое лучшее — это замена старых резистивных нагревателей на инфракрасные системы. Таким образом можно достичь мгновенного запуска оборудования. Больше не нужно тратить энергию на длительные циклы предварительного нагрева.
Эти устройства разработаны так, чтобы их можно было использовать вместо старого оборудования. Не нужно менять основание для установки или покупать новую стальную конструкцию — они просто подходят для существующих мест установки.
Сокращение выбросов углерода не связано с поиском какого-то „волшебного“ решения. Речь идёт о прекращении ненужной траты энергии, когда оборудование просто находится в состоянии покоя. С помощью кратковолнового инфракрасного излучения можно включать оборудование за доли секунды. Энергия потребляется только тогда, когда происходит обработка продукции. Просто так.