Giảm lượng khí thải carbon trong các nhà máy sản xuất chip: Tại sao việc sử dụng đèn hồng ngoại lại là giải pháp hợp lý?
Nếu chúng ta thực sự muốn đạt được mục tiêu trung hòa khí carbon trong các nhà máy sản xuất chip, chúng ta cần ngừng lãng phí năng lượng. Nguyên nhân chính gây ra tình trạng này chính là cách chúng ta sử dụng để làm nóng các tấm wafer.
Hầu hết các bộ sưởi điện trở kiểu cũ đều hoạt động như những chiếc quạt sưởi cho toàn bộ máy móc. Chúng làm nóng không khí xung quanh, khiến năng lượng bị lãng phí. Đó là lý do tại sao chúng ta chuyển sang sử dụng đèn hồng ngoại. Thay vì làm nóng cả căn phòng, chúng ta tập trung năng lượng vào chính tấm wafer. Cách này vừa nhanh hơn, vừa hiệu quả hơn.
Bí mật nằm ở cơ học vật lý.
Hãy tưởng tượng rằng bạn đứng dưới ánh nắng mặt trời vào một ngày lạnh. Bạn vẫn cảm nhận được hơi ấm trên da, dù không khí xung quanh rất lạnh. Đó chính là nhiệt tỏa ra từ ánh nắng mặt trời. Bằng cách điều chỉnh bước sóng sao cho phù hợp với tính chất của silic hoặc các chất khác, tấm wafer có thể hấp thụ năng lượng một cách hiệu quả. Chúng ta không cần phải đối phó với không khí hay các bức tường trong buồng xử lý nữa. Điều này giúp giảm lượng điện tiêu thụ cho mỗi tấm wafer, từ đó giúp giảm lượng khí thải carbon của nhà máy.
Nhưng bạn không thể chỉ tăng công suất lên thôi.
Khi thiết lập các hệ thống này, yếu tố quan trọng nhất chính là tốc độ tăng nhiệt. Các bộ sưởi có công suất cao sẽ mang lại mật độ nhiệt cần thiết để xử lý nhanh chóng. Nhưng bạn cần phải chú ý đến mức nhiệt được tạo ra. Nếu bạn cung cấp quá nhiều năng lượng vào một điểm nhất định, tấm wafer sẽ bị biến dạng. Đó là một sự cân bằng khó khăn. Bạn cần một bộ điều khiển PLC có khả năng điều chỉnh nhiệt độ một cách chính xác, để giảm công suất của các đèn ngay khi đạt đến mức nhiệt cần thiết.
Còn về phần cứng thì sao?
Điều tốt là những bộ sưởi hồng ngoại này thường có thể thay thế được các bộ sưởi điện trở cũ. Chúng ta sử dụng vỏ bằng thạch anh để bảo vệ các sợi wolfram và đảm bảo rằng mọi thứ vẫn giữ được tính chất hóa học ban đầu.
Nhưng cần lưu ý rằng các đèn hồng ngoại có cường độ cao sẽ rất nóng. Nếu hệ thống làm mát không hoạt động tốt, các đèn sẽ nhanh chóng bị hỏng.
Điểm mạnh của cách thiết lập này chính là việc nó giúp giảm khối lượng nhiệt của thiết bị. Vì có ít kim loại nặng cần được làm nóng hơn, nên máy móc sẽ nhanh chóng ấm lên và không còn lãng phí năng lượng khi ngừng hoạt động nữa. Điều này giúp máy móc hoạt động hiệu quả hơn.