Reduzindo as emissões de carbono nas fábricas de semicondutores: Por que o aquecimento por infravermelho realmente funciona
Se quisermos realmente alcançar a neutralidade em termos de carbono nas fábricas de semicondutores, precisamos parar de ignorar a maneira como lidamos com o calor.
A maioria dos fornos convencionais e dos aquecedores resistentes é, na verdade, ineficiente. Eles gastam metade de sua energia aquecendo o ar e as paredes da câmara, antes mesmo de aquecerem o próprio wafer. É como tentar aquecer uma única ervilha aquecendo toda a cozinha. Isso aumenta a pegada de carbono e desperdiça muita energia.
É aí que entram as lâmpadas de infravermelho. Em vez de aquecer tudo ao redor, elas aquecem diretamente o wafer.
Tudo depende de para onde vai a energia.
Os sistemas de infravermelho emitem radiação eletromagnética que só se transforma em calor no momento em que atinge a superfície do wafer. Não há necessidade de desperdiçar energia aquecendo um vácuo. Além disso, podemos ajustar o comprimento de onda – alternando entre ondas curtas e médias – para controlar até que profundidade o calor chega. Isso torna os ciclos térmicos muito mais rápidos. E, nesse setor, ciclos mais rápidos significam menos eletricidade consumida por wafer. Simples assim.
O lado técnico
Para que isso funcione em uma fábrica sustentável, é necessário ter alta densidade de potência. Usamos tubos de quartzo-halogênio porque eles reagem instantaneamente. Basta acionar um interruptor para que o calor esteja disponível. Quando o interruptor é desligado, o calor desaparece.
Não há mais aquecimento desnecessário, o que evita o desperdício de energia enquanto a máquina está parada.
Mas há um problema: quando tanta energia é concentrada em um espaço pequeno, as temperaturas ficam extremamente altas. Se você instalar um sistema de infravermelho de alta densidade, não pode negligenciar os sistemas de resfriamento. Se esses sistemas não forem adequados, os componentes eletrônicos ao redor podem ser danificados.
O impacto real no planeta
Substituir fornos a gás ou aquecedores elétricos por sistemas de infravermelho reduz significativamente o consumo de energia por unidade produzida. Os melhores resultados são observados durante processos como cura, secagem e recristalização.
O melhor de tudo é que geralmente é possível substituir esses equipamentos sem precisar desmontar toda a linha de produção. Ao eliminar toda essa massa térmica desnecessária, toda a fábrica consome menos energia. Assim, é possível atingir as metas de redução de carbono, mantendo ao mesmo tempo a produtividade necessária.