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Sala limpa misteriosa: por que as fábricas de semicondutores precisam de um ambiente assim?
Com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a indústria de semicondutores se tornou uma parte indispensável da economia global. O processo de fabricação de componentes eletrônicos, como microprocessadores e memória, é chamado de fabricação de semicondutores. Esse processo não é apenas tecnicamente complexo, mas também requer condições ambientais extremamente rigorosas. Entre eles, o conceito de "sala limpa" é particularmente importante. Como a fabricação de semicondutores tem requisitos extremamente altos para controle de poluentes, a sala limpa se tornou o núcleo da fábrica de semicondutores.
As salas limpas são projetadas não apenas para evitar poeira, mas também para garantir a precisão de todos os processos de fabricação e melhorar o rendimento do produto.
O processo de fabricação de semicondutores inclui dezenas de etapas, incluindo fotolitografia, oxidação térmica, deposição de película fina, implantação de íons e gravação. Qualquer pequena contaminação em qualquer um desses processos pode causar a falha de todo o lote. Portanto, o projeto de salas limpas é essencial para controlar partículas minúsculas (geralmente menores que 0,5 mícron). É por isso que as salas limpas usam sistemas especiais de filtragem de ar que removem potenciais contaminantes do ar.
Salas limpas geralmente operam com circulação constante de ar e uso de filtros HEPA para manter o ar limpo. Este modo de operação não apenas reduz a chance de contaminação, mas também garante um ambiente estável durante a fabricação de semicondutores. Além disso, antes de entrar na sala limpa, os trabalhadores geralmente precisam passar por uma série de procedimentos de higiene, como usar roupas profissionais limpas e desinfecção, para manter o ambiente interno limpo.
Na fabricação de semicondutores de ponta, o tempo de processo pode chegar a 15 semanas, e a capacidade de controlar a anticontaminação afetará diretamente o desempenho e a qualidade do produto final.
Com o avanço da ciência e da tecnologia, a redução da tecnologia de semicondutores tornou os requisitos para ambientes de salas limpas mais rigorosos. A 14 nm e abaixo, especialmente à medida que o tamanho do transistor diminui, o autoaquecimento e outros fenômenos como a plasmatização começam a afetar as decisões de projeto, tornando a necessidade de um ambiente de sala limpa ainda mais urgente.
No passado, a construção de salas limpas era frequentemente direcionada a requisitos específicos de materiais e processos, mas agora ela precisa ser ajustada de acordo com os requisitos de diferentes nós tecnológicos. Além disso, com a adoção de tamanhos maiores de wafers, o design de salas limpas também evoluiu gradualmente, passando de wafers de 200 mm para wafers de 300 mm e possivelmente de 450 mm no futuro. Portanto, os padrões de salas limpas são constantemente atualizados para se adaptar a essas mudanças.
De fato, o projeto e a operação de salas limpas não envolvem apenas o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, mas também afetam a competitividade de toda a indústria.
Empresas que fabricam semicondutores, como TSMC e Intel, atribuem uma importância sem precedentes às salas limpas. À medida que a demanda aumenta, as capacidades dos processos anteriores não atendem mais à demanda do mercado, o que levou as empresas a expandir continuamente as salas limpas. Durante a epidemia de COVID-19, o design e o gerenciamento de salas limpas se tornaram o foco da discussão, porque elas não só precisam lidar com desafios técnicos, mas também precisam considerar higiene e segurança.
Levando todos os fatores acima em consideração, a sala limpa não é apenas o ambiente central da fabricação de semicondutores, mas também uma testemunha do progresso da ciência e da tecnologia. À medida que a tecnologia de semicondutores continua a se desenvolver, o design, o gerenciamento e a aplicação de salas limpas continuarão a evoluir. Essa evolução ajudará a melhorar a qualidade do produto e promover a competição entre as indústrias. À medida que a tecnologia avança em ritmo acelerado no futuro, seremos capazes de testemunhar avanços ainda maiores proporcionados pelas salas limpas?
