Sutta i requisiti stretti di alta precisione è alta affidabilità in l'industria di i semiconduttori, ancu s'è u granitu hè unu di i materiali principali, e so proprietà portanu ancu certe limitazioni. I seguenti sò i so principali svantaghji è sfide in applicazioni pratiche:
Prima, u materiale hè assai fragile è difficiule da trattà.
Risicu di screpolatura: U granitu hè essenzialmente una petra naturale cù microfessure naturali è limiti di particelle minerali à l'internu, è hè un materiale fragile tipicu. In a machinazione di ultra precisione (cum'è a macinazione à nanoscala è a trasfurmazione di superfici curve cumplesse), se a forza hè irregulare o i parametri di trasfurmazione sò inappropriati, prublemi cum'è scheggiature è propagazione di microfessure sò propensi à accade, purtendu à a rottamazione di u pezzu di travagliu.
Bassa efficienza di trasfurmazione: Per evità a frattura fragile, sò necessarii prucessi speciali cum'è a macinazione à bassa velocità cù mole diamantate è a lucidatura magnetoreologica. U ciclu di trasfurmazione hè da 30% à 50% più longu di quellu di i materiali metallichi, è u costu d'investimentu in l'attrezzatura hè altu (per esempiu, u prezzu di un centru di machinazione à cinque assi supera i 10 milioni di yuan).
Limitazioni di strutture cumplesse: Hè difficiule di pruduce strutture leggere cave per mezu di fusione, forgiatura è altri prucessi. Hè soprattuttu adupratu in forme geometriche simplici cum'è piastre è basi, è a so applicazione hè limitata in apparecchiature chì richiedenu supporti irregulari o integrazione di tubazioni interne.
Siconda, l'alta densità porta à un pesu caricu nantu à l'equipaggiu
Difficile da manighjà è installà: A densità di u granitu hè circa 2,6-3,0 g/cm³, è u so pesu hè 1,5-2 volte quellu di a ghisa sottu u listessu vulume. Per esempiu, u pesu di una basa di granitu per una macchina di fotolitografia pò ghjunghje à 5 à 10 tunnellate, ciò chì richiede apparecchiature di sollevamentu dedicate è fundazioni resistenti à i scossi, ciò chì aumenta u costu di custruzzione di a fabbrica è di u spiegamentu di l'apparecchiature.
Ritardu di risposta dinamica: L'alta inerzia limita l'accelerazione di e parti mobili di l'attrezzatura (cum'è i robot di trasferimentu di wafer). In scenarii induve sò richiesti un avviamentu è un arrestu rapidi (cum'è l'attrezzatura d'ispezione à alta velocità), pò influenzà u ritmu di pruduzzione è riduce l'efficienza.
Terzu, u costu di riparazione è iterazione hè altu
I difetti sò difficiuli da riparà: Se si verificanu usura superficiale o danni da collisione durante l'usu, i cumpunenti devenu esse rinviati à a fabbrica per esse riparati per mezu di apparecchiature di macinazione prufessiunali, chì ùn ponu esse trattati rapidamente in situ. In cuntrastu, i cumpunenti metallichi ponu esse riparati immediatamente per mezu di metudi cum'è a saldatura à punti è u rivestimentu laser, ciò chì risulta in tempi di inattività più brevi.
U ciclu d'iterazione di u cuncepimentu hè longu: E differenze in e vene di granitu naturale ponu causà lievi fluttuazioni in e proprietà di u materiale (cum'è u coefficientu di dilatazione termica è u rapportu di smorzamentu) di diversi lotti. Se u cuncepimentu di l'equipaggiu cambia, e proprietà di u materiale devenu esse riadattate, è u ciclu di verificazione di ricerca è sviluppu hè relativamente longu.
Iv. Risorse limitate è sfide ambientali
A petra naturale ùn hè micca rinnuvevule: u granitu di alta qualità (cum'è "Jinan Green" è "Sesame Black" utilizatu in i semiconduttori) dipende da vene specifiche, hà riserve limitate è a so estrazione hè limitata da e pulitiche di prutezzione ambientale. Cù l'espansione di l'industria di i semiconduttori, ci pò esse un risicu di furnimentu instabile di materie prime.
Prublemi d'inquinamentu di trasfurmazione: Durante i prucessi di tagliu è di macinazione, si produce una grande quantità di polvere di granitu (chì cuntene diossidu di siliciu). S'ella ùn hè micca trattata currettamente, pò causà silicosi. Inoltre, l'acqua usata deve esse trattata per sedimentazione prima di esse scaricata, ciò chì aumenta l'investimentu in a prutezzione ambientale.
Cinque. Compatibilità insufficiente cù i prucessi emergenti
Limitazioni di l'ambiente di u vacuum: Certi prucessi di semiconduttori (cum'è u rivestimentu à vacuum è a litografia à fasciu elettronicu) richiedenu u mantenimentu di un statu di vacuum elevatu in l'apparecchiatura. Tuttavia, i micropori nantu à a superficia di u granitu ponu adsorbe e molecule di gas, chì sò liberate lentamente è affettanu a stabilità di u gradu di vacuum. Dunque, hè necessariu un trattamentu di densificazione superficiale supplementu (cum'è l'impregnazione di resina).
Prublemi di cumpatibilità elettromagnetica: U granitu hè un materiale isolante. In scenarii induve hè necessaria una scarica di elettricità statica o una schermatura elettromagnetica (cum'è e piattaforme di adsorbimentu elettrostaticu di wafer), i rivestimenti metallichi o i filmi conduttivi devenu esse cumposti, aumentendu a cumplessità strutturale è u costu.
Strategia di risposta di l'industria
Malgradu i difetti sopra menzionati, l'industria di i semiconduttori hà parzialmente cumpensatu i difetti di u granitu per via di l'innuvazione tecnologica:
Cuncepimentu di struttura cumposta: Adotta a cumbinazione di "base di granitu + struttura metallica", tenendu contu sia di a rigidità sia di a leggerezza (per esempiu, un certu fabricatore di macchine di fotolitografia incorpora una struttura à favu d'ape in lega d'aluminiu in a basa di granitu, riducendu u pesu di u 40%).
Materiali alternativi sintetici artificiali: Sviluppà cumposti di matrice ceramica (cum'è a ceramica di carburo di siliciu) è pietre artificiali à basa di resina epossidica per simulà a stabilità termica è a resistenza à e vibrazioni di u granitu, aumentendu à tempu a flessibilità di trasfurmazione.
Tecnulugia di trasfurmazione intelligente: Introducendu algoritmi di IA per ottimizà u percorsu di trasfurmazione, a simulazione di stress per prevede i risichi di crepa è cumbinendu a rilevazione in linea per aghjustà i parametri in tempu reale, u tassu di scarti di trasfurmazione hè statu riduttu da 5% à menu di 1%.
Riassuntu
I difetti di u granitu in l'industria di i semiconduttori derivanu essenzialmente da u ghjocu trà e so proprietà naturali di i materiali è e esigenze industriali. Cù l'avanzamentu di a tecnulugia è u sviluppu di materiali alternativi, i so scenarii d'applicazione puderanu riduce gradualmente versu "cumponenti di riferimentu principali insustituibili" (cum'è e guide idrostatiche per e macchine di fotolitografia è e piattaforme di misurazione ultra-precisione), mentre chì gradualmente lascianu u locu à materiali d'ingegneria più flessibili in cumpunenti strutturali non critichi. In u futuru, cumu equilibrà e prestazioni, u costu è a sustenibilità serà un sughjettu chì l'industria cuntinuerà à esplorà.
Data di publicazione: 24 di maghju di u 2025