کاهش انتشار کربن در کارخانههای تولید نیمههادی: چرا استفاده از حرارت مادون قرمز واقعاً مؤثر است؟
اگر واقعاً میخواهیم کارخانههای تولید نیمههادی را به سمت بیاثر بودن انتشار کربن سوق دهیم، باید دست از نادیده گرفتن نحوه مدیریت حرارت برداریم.
اکثر فرهای قدیمی و هیترهای مقاومتی، در واقع بسیار هدردهنده هستند؛ آنها نیمی از انرژی خود را صرف گرم کردن هوا و دیوارههای محفظه میکنند، در حالی که اصلاً به ویفرها تأثیری ندارد. این موضوع شبیه به تلاش برای گرم کردن یک دانه لوبیا با گرم کردن کل آشپزخانه است؛ این کار باعث افزایش انتشار کربن و هدر رفتن انرژی زیادی میشود.
در اینجاست که لامپهای مادون قرمز وارد عمل میشوند؛ آنها به جای گرم کردن همه چیز، مستقیماً به ویفرها حرارت میدهند.
موضوع اصلی، مسیر رفتن انرژی است.
سیستمهای مادون قرمز، تابش الکترومغناطیسی ارسال میکنند؛ این تابش تنها زمانی به حرارت تبدیل میشود که به سطح ویفر برخورد کند. شما بدون دلیل، کیلوواتها انرژی را در یک محفظه خلأ هدر نمیدهید.
علاوه بر این، میتوانیم طول موج این تابش را تغییر دهیم؛ این کار به ما اجازه میدهد تا کنترل کنیم که حرارت تا چه حد درون ویفر نفوذ میکند. این کار باعث میشود زمان لازم برای گرم کردن ویفرها به شدت کاهش یابد. در این صنعت، چرخههای سریعتر به معنای مصرف کمتر انرژی برای هر ویفر است.
جنبههای فنی
برای استفاده از این سیستمها در کارخانههای سبز، نیاز به تراکم انرژی بالا وجود دارد؛ ما از لولههای کوارتز-هالوژن استفاده میکنیم، زیرا آنها بلافاصله واکنش نشان میدهند؛ با فشار دادن کلید، حرارت تولید میشود و با خاموش کردن کلید، حرارت از بین میرود.
دیگر نیازی به حرارت اضافی نیست؛ این کار باعث صرفهجویی در مصرف انرژی میشود.
اما مشکل اینجاست که وقتی انرژی زیادی در فضای کوچکی جمع میشود، دما بسیار بالا میرود؛ اگر از سیستمهای مادون قرمز با تراکم بالا استفاده کنید، نمیتوانید از سیستمهای خنککننده مناسب استفاده نکنید؛ در غیر این صورت، تجهیزات الکترونیکی اطراف آسیب خواهند دید.
تأثیر این روش بر کره زمین
جایگزین کردن فرهای گازی یا هیترهای الکتریکی با سیستمهای مادون قرمز، باعث کاهش مصرف انرژی میشود؛ بهترین نتایج را در فرآیندهای خشک کردن و حرارت دادن ویفرها میتوان مشاهده کرد.
نکته خوب این است که این سیستمها میتوانند به جای سیستمهای قدیمی استفاده شوند؛ نیازی به تخریب کل خط تولید نیست. با حذف این تجهیزات غیرضروری، کل کارخانه انرژی کمتری مصرف میکند؛ در نتیجه، اهداف مربوط به کاهش انتشار کربن محقق میشود و بازدهی کارخانه نیز در حد مطلوب باقی میماند.