Reduzindo as emissões de carbono nas fábricas de semicondutores: Por que o aquecimento por infravermelho funciona mesmo?
Sejamos honestos: as fábricas de semicondutores consomem uma enorme quantidade de energia. A maioria dos equipamentos utilizados nessas fábricas depende de sistemas de aquecimento resistivo ou térmico, que, na verdade, desperdiçam calor no ar. Isso é ineficiente. É por isso que cada vez mais pessoas optam por sistemas de iluminação por infravermelho de onda curta (SWIR).
A física por trás disso é simples: o aquecimento convencional é lento. Ele tenta aquecer o ar para que o wafer fique quente. Já os sistemas de infravermelho evitam esse processo intermediário, enviando energia diretamente para o substrato. Como o wafer é aquecido diretamente, o sistema de refrigeração não precisa trabalhar tanto para combater o calor ambiente. Isso significa que o consumo total de energia por wafer diminui.
Mas não basta simplesmente instalar esses sistemas e deixar tudo como está. Ao planejar essas atualizações, é preciso levar em conta a densidade de potência. As lâmpadas de quartzo de alta potência permitem que a temperatura seja alcançada em segundos. Não há mais tempo perdido esperando que a câmara se estabilize. É rápido, realmente rápido.
Mas há um problema: é preciso garantir que o sistema de resfriamento consiga acompanhar essa demanda. Um sistema de infravermelho de alta potência exerce grande pressão sobre a estrutura da fábrica. Se os ventiladores ou os sistemas de água gelada não forem suficientes, os equipamentos podem ser danificados ou todo o sistema pode parar de funcionar devido ao superaquecimento.
E quem já trabalhou em uma fábrica sabe que a substituição direta dos equipamentos geralmente é apenas um mito. Provavelmente será necessário reconfigurar os painéis de controle para lidar com a tensão das lâmpadas. Eu sempre recomendo o uso de controladores PID com termopares de resposta rápida. Se o circuito de feedback for lento, a intensidade do infravermelho pode ultrapassar o limite desejado, causando danos aos wafer. Isso não é nada bom.
No final das contas, mudar para sistemas de infravermelho é uma das maneiras mais fáceis de reduzir as emissões de carbono. Isso permite diminuir o tempo de processamento e evitar o desperdício de energia no sistema de refrigeração. Assim, a fábrica fica mais sustentável, sem precisar diminuir sua capacidade de produção.