Inden for halvlederfremstilling påvirker renrumsmiljøets renlighed direkte udbyttet af waferproduktion og chipsens ydeevne. Verdens 5 største waferfabrikker har alle udfaset traditionelle støbejernsmaterialer og er gået over til granitplatforme. Bag denne transformation ligger den ultimative stræben efter et nulforureningsmiljø i renrum. Granitplatforme har med deres egne egenskaber vist uovertrufne fordele i renrum og er blevet den nye favorit blandt waferfabrikker.
Den "fatale defekt" ved støbejernsmaterialer i renrum
Støbejern, som et traditionelt industrielt materiale, havde engang visse fordele inden for mekaniske egenskaber, men det har mange problemer i halvlederrenrumsmiljøet. For det første er overflademikrostrukturen af støbejern ikke tæt, med et stort antal porer og små revner, der er usynlige for det blotte øje. Under den daglige drift af renrum er disse porer meget tilbøjelige til at absorbere støv, oliepletter og forskellige kemiske forurenende stoffer, hvilket bliver skjulesteder for forureningskilder. Når forurenende stoffer ophobes under de præcise operationer i waferfremstilling, kan de falde af og klæbe til waferens overflade, hvilket forårsager alvorlige kvalitetsproblemer såsom kortslutninger og åbne kredsløb i chippen.
For det andet har støbejern relativt dårlig kemisk stabilitet. Under waferfremstillingsprocessen anvendes forskellige korrosive kemiske reagenser såsom flussyre og svovlsyre. Støbejern er tilbøjeligt til oxidation og korrosionsreaktioner under erosionen af disse kemiske stoffer. Rust og metalioner produceret ved korrosion forurener ikke kun renrumsmiljøet, men kan også undergå kemiske reaktioner med materialerne på waferoverfladen, hvilket beskadiger wafernes fysiske og kemiske egenskaber og reducerer produktudbyttet betydeligt.
Granitplatformenes "nulforurenings"-funktion
Grunden til, at granitplatforme er foretrukne blandt verdens 5 bedste waferfabrikker, ligger i deres iboende "nulforurenings"-egenskab. Granit er en natursten, der er dannet gennem geologiske processer over hundredvis af millioner af år. Dens indre mineralkrystaller er tætkrystalliserede, strukturen er tæt og ensartet, og der er næsten ingen porer på overfladen. Denne unikke struktur sikrer, at den ikke absorberer støv og forurenende stoffer. Selv ved hyppige luftstrømsforstyrrelser og personale- og udstyrsaktiviteter i renrummet kan granitplatformens overflade stadig forblive ren, hvilket forhindrer ophobning og spredning af forurenende stoffer.
Med hensyn til kemisk stabilitet klarer granit sig exceptionelt godt. Hovedkomponenterne er mineraler som kvarts og feldspat. Det har ekstremt stabile kemiske egenskaber og reagerer næsten ikke med almindelige kemiske reagenser. I det komplekse kemiske miljø i waferproduktion kan granitplatforme nemt håndtere erosionen af forskellige korrosive reagenser uden at generere korrosionsprodukter eller metalionforurening, hvilket giver en sikker og ren basisplatform til waferproduktion. Samtidig er granit ikke-ledende og genererer ikke statisk elektricitet, hvorved risikoen for forurening forårsaget af statisk elektricitet, der adsorberer støvpartikler, undgås, og miljøkvaliteten i renrummet yderligere sikres.
Materialevalg ud fra et omkostnings- og fordelsperspektiv
Selvom de indledende anskaffelsesomkostninger for granitplatforme er relativt højere end for støbejernsplatforme, overstiger de omfattende fordele i det lange løb langt omkostningsforskellen. Den hyppige rengøring og vedligeholdelse af støbejernsplatforme på grund af forureningsproblemer, samt de enorme tab forårsaget af stigningen i produktfejlrater, har holdt de samlede produktionsomkostninger høje. Granitplatformen, med sin fordel ved nul forurening, reducerer hyppigheden af rengøring og vedligeholdelse i renrummet og produktfejlraten betydeligt, sænker driftsomkostningerne og forbedrer produktionseffektiviteten og produktkvaliteten. Tag en fabrik med en årlig produktionskapacitet på en million wafere som eksempel. Efter at have implementeret granitplatforme kan den reducere tab forårsaget af forurening med over ti millioner yuan hvert år, og investeringsafkastet er meget betydeligt.
De 5 største globale waferfabrikker har opgivet støbejern og valgt granitplatforme baseret på en omfattende overvejelse af kravene til renrumsmiljøer og produktionseffektivitet. Fordelen med nul forurening ved granitplatforme giver en pålidelig garanti for waferproduktion og driver halvlederproduktionen mod højere præcision og højere udbytterater. Med den kontinuerlige udvikling af halvlederteknologi vil granitplatforme helt sikkert spille en vigtigere rolle i fremtidens waferproduktion.
Udsendelsestidspunkt: 14. maj 2025