Reducción de las emisiones de carbono en las fábricas de semiconductores: Por qué el calentamiento por infrarrojos realmente funciona
Si realmente queremos lograr que las fábricas de semiconductores alcancen la neutralidad en términos de emisiones de carbono, debemos dejar de ignorar cómo gestionamos el calor.
La mayoría de los hornos convencionales y calentadores resistivos son simplemente ineficaces. Gastan la mitad de su energía en calentar el aire y las paredes de la cámara, antes incluso de que esa energía llegue al wafer. Es como intentar calentar una sola guisante calentando toda la cocina. Esto aumenta la huella de carbono y desperdicia mucha energía.
Aquí es donde entran en juego las lámparas de infrarrojos. En lugar de calentar todo a su alrededor, ellas calientan directamente el wafer.
Lo importante es a dónde va la energía.
Los sistemas de infrarrojos emiten radiación electromagnética que solo se convierte en calor en el momento en que impacta con la superficie del wafer. No se desperdicia energía innecesariamente.
Además, podemos ajustar la longitud de onda, pasando de ondas cortas a ondas medias, para controlar hasta qué profundidad llega el calor. Esto hace que el tiempo de calentamiento sea mucho más rápido. Y en este negocio, ciclos más rápidos significan menos energía consumida por cada wafer. Tan simple como eso.
El aspecto técnico
Para que esto funcione en una fábrica ecológica, se necesita una alta densidad de potencia. Utilizamos tubos de cuarzo-halógeno, ya que reaccionan instantáneamente. Basta con encender un interruptor para que haya calor; al apagarlo, el calor desaparece.
No hay más “calor innecesario” que desperdicie energía mientras la máquina está parada.
Pero aquí está el problema: cuando se concentra tanta energía en un espacio pequeño, las temperaturas suben muchísimo. Si se instala un sistema de infrarrojos de alta densidad, no se puede descuidar el sistema de refrigeración. Si estos no están bien dimensionados, se pueden dañar los componentes electrónicos cercanos.
Qué efecto tiene esto en el planeta
Sustituir los hornos a gas o los calentadores eléctricos por sistemas de infrarrojos reduce drásticamente la cantidad de kWh consumidos por unidad. Los mayores beneficios se observan durante procesos como el curado, secado y recocido.
Lo mejor de todo es que suele ser un reemplazo directo. No es necesario desmontar toda la línea de producción. Al eliminar toda esa masa térmica innecesaria, toda la fábrica consume menos energía. De esta manera, se logran los objetivos relacionados con las emisiones de carbono, y la capacidad de producción se mantiene en el nivel deseado.