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La misteriosa sala limpia: ¿Por qué las fábricas de semiconductores necesitan un entorno así?
Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, la industria de los semiconductores se ha convertido en una parte indispensable de la economía global. El proceso de fabricación de componentes electrónicos como microprocesadores y memorias se denomina fabricación de semiconductores. Este proceso no solo es técnicamente complejo, sino que también requiere condiciones ambientales extremadamente estrictas. Entre ellos, el concepto de "sala limpia" es particularmente importante. Dado que la fabricación de semiconductores tiene requisitos extremadamente altos en materia de control de contaminantes, la sala limpia se ha convertido en el núcleo de la fábrica de semiconductores.
Las salas limpias están diseñadas no sólo para evitar el polvo, sino también para garantizar la precisión de todos los procesos de fabricación y mejorar el rendimiento del producto.
El proceso de fabricación de semiconductores incluye docenas de pasos, entre ellos la fotolitografía, la oxidación térmica, la deposición de película delgada, la implantación de iones y el grabado. Cualquier pequeña contaminación en cualquiera de estos procesos puede provocar el fallo de todo el lote. Por lo tanto, el diseño de una sala limpia es fundamental para controlar partículas diminutas (generalmente de menos de 0,5 micrones). Por eso, las salas blancas utilizan sistemas especiales de filtración de aire que eliminan los posibles contaminantes del aire.
Las salas limpias generalmente funcionan haciendo circular aire constantemente y utilizando filtros HEPA para mantener el aire limpio. Este modo de funcionamiento no solo reduce la posibilidad de contaminación, sino que también garantiza un entorno estable durante la fabricación de semiconductores. Además, antes de entrar a la sala limpia, los trabajadores normalmente necesitan pasar por una serie de procedimientos de higiene, como usar ropa limpia profesional y desinfección, para mantener limpio el ambiente interior.
En la fabricación de semiconductores de alta gama, el tiempo del proceso puede ser de hasta 15 semanas y la capacidad de controlar la anticontaminación afectará directamente el rendimiento y la calidad del producto final.
Con el avance de la ciencia y la tecnología, la disminución de la tecnología de semiconductores ha hecho que los requisitos para el entorno de sala limpia sean más estrictos. A 14 nm y menos, especialmente a medida que se reduce el tamaño del transistor, el autocalentamiento y otros fenómenos como la plasmatización comienzan a afectar las decisiones de diseño, lo que hace que la necesidad de un entorno de sala limpia sea aún más urgente.
En el pasado, la construcción de salas blancas solía estar orientada a requisitos específicos de materiales y procesos, pero ahora debe adaptarse según los requisitos de diferentes nodos tecnológicos. No sólo eso, con la adopción de tamaños de obleas más grandes, el diseño de salas limpias también ha evolucionado gradualmente, pasando de obleas de 200 mm a obleas de 300 mm y posiblemente de 450 mm en el futuro. Por lo tanto, los estándares de salas limpias se actualizan constantemente para adaptarse a estos cambios.
De hecho, el diseño y operación de salas limpias no sólo implica el desarrollo de la ciencia y la tecnología, sino que también afecta a la competitividad de toda la industria.
Las empresas que fabrican semiconductores, como TSMC e Intel, conceden una importancia sin precedentes a las salas blancas. A medida que aumenta la demanda, las capacidades de los procesos anteriores ya no satisfacen la demanda del mercado, lo que ha llevado a las empresas a ampliar continuamente las salas blancas. Durante la epidemia de COVID-19, el diseño y la gestión de salas limpias se han convertido en el foco de discusión, porque no solo deben abordar desafíos técnicos, sino que también deben considerar la higiene y la seguridad.
Teniendo en cuenta todos los factores anteriores, la sala limpia no solo es el entorno central de la fabricación de semiconductores, sino también un testigo del progreso de la ciencia y la tecnología. A medida que la tecnología de semiconductores continúa desarrollándose, el diseño, la gestión y la aplicación de salas limpias seguirán evolucionando. Esta evolución ayudará a mejorar la calidad de los productos y promoverá la competencia entre industrias. A medida que la tecnología avanza a un ritmo rápido en el futuro, ¿seremos capaces de presenciar avances aún mayores gracias a las salas limpias?
