Giảm lượng khí thải carbon trong các nhà máy sản xuất chip: Tại sao phương pháp sưởi ấm bằng bức xạ hồng ngoại lại hiệu quả?
Nếu chúng ta thực sự muốn đạt được mục tiêu giảm lượng khí thải carbon trong các nhà máy sản xuất chip, chúng ta cần ngừng bỏ qua vấn đề liên quan đến cách chúng ta sử dụng năng lượng để tạo nhiệt.
Hầu hết các lò sưởi kiểu truyền thống và bộ sưởi điện đều rất lãng phí năng lượng. Chúng tiêu tốn một nửa công suất của mình để làm nóng không khí và các bức tường của buồng lò, trước khi có thể làm nóng được wafer. Điều này giống như việc cố gắng làm nóng một hạt đậu bằng cách làm nóng toàn bộ căn bếp vậy. Điều này khiến lượng khí thải carbon tăng lên và lãng phí rất nhiều năng lượng.
Đây chính là lúc các bộ sưởi bằng bức xạ hồng ngoại phát huy tác dụng. Thay vì làm nóng toàn bộ môi trường xung quanh, chúng chỉ tập trung nhiệt lượng vào wafer mà thôi.
Mọi thứ đều phụ thuộc vào việc năng lượng được sử dụng ở đâu.
Các hệ thống sưởi bằng bức xạ hồng ngoại phát ra bức xạ điện từ; bức xạ này chỉ chuyển hóa thành nhiệt khi chạm vào bề mặt wafer. Bạn không cần phải tiêu tốn hàng nghìn watt năng lượng vào buồng lò trống rỗng.
Ngoài ra, chúng ta còn có thể điều chỉnh bước sóng của bức xạ – từ sóng ngắn sang sóng trung bình – để kiểm soát mức độ nhiệt lượng tác động lên wafer. Điều này giúp rút ngắn thời gian cần thiết để wafer đạt đến nhiệt độ mong muốn. Trong ngành công nghiệp này, thời gian xử lý càng ngắn thì lượng điện tiêu thụ cho mỗi wafer càng ít. Rất đơn giản phải không?
Về mặt thiết bị:
Để áp dụng phương pháp này trong các nhà máy xanh, chúng ta cần sử dụng các thiết bị có mật độ công suất cao. Chúng tôi sử dụng ống huỳnh quang halogen vì chúng phản ứng tức thì. Chỉ cần bật công tắc, nhiệt lượng sẽ được tạo ra ngay lập tức. Khi tắt công tắc, nhiệt lượng sẽ biến mất ngay.
Không còn tình trạng “nhiệt lượng dư thừa” lãng phí năng lượng nữa.
Nhưng có một điều cần lưu ý: khi tập trung một lượng năng lượng lớn vào một không gian nhỏ, nhiệt độ sẽ tăng lên rất cao. Nếu bạn lắp đặt các bộ sưởi bằng bức xạ hồng ngoại có mật độ công suất cao, bạn cần chú ý đến hệ thống làm mát. Nếu hệ thống làm mát không được thiết kế đúng cách, các thiết bị điện tử xung quanh có thể bị hư hại.
Tác động của phương pháp này đối với môi trường:
Việc thay thế các lò sưởi sử dụng nhiên liệu hóa thạch hoặc các bộ sưởi điện thông thường bằng các bộ sưởi bằng bức xạ hồng ngoại giúp giảm lượng điện tiêu thụ trên mỗi đơn vị sản phẩm. Hiệu quả này rõ rệt nhất trong quá trình sấy khô và xử lý nhiệt wafer.
Điều tốt nhất là việc thay thế này có thể được thực hiện mà không cần phải tháo dỡ toàn bộ hệ thống sản xuất. Bằng cách loại bỏ những yếu tố gây lãng phí năng lượng, toàn bộ nhà máy sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn. Như vậy, chúng ta có thể đạt được mục tiêu giảm lượng khí thải carbon, đồng thời duy trì được tốc độ sản xuất như mong muốn.