Жартылай өткізгіш өнеркәсібіндегі жоғары дәлдік пен жоғары сенімділіктің қатаң талаптары бойынша гранит негізгі материалдардың бірі болғанымен, оның қасиеттері де белгілі бір шектеулер әкеледі. Төменде оның негізгі кемшіліктері мен практикалық қолданудағы қиындықтары келтірілген:
Біріншіден, материал өте сынғыш және өңдеу қиын
Крекинг қаупі: Гранит негізінен табиғи микрожарықтары және ішінде минералды бөлшектердің шекаралары бар табиғи тас болып табылады және ол әдеттегі сынғыш материал болып табылады. Өте дәл өңдеуде (наносөлшемді тегістеу және күрделі қисық бетті өңдеу сияқты), егер күш біркелкі болмаса немесе өңдеу параметрлері сәйкес болмаса, жоңқалау және микрожарықшақтардың таралуы сияқты мәселелер туындауы мүмкін, бұл дайындаманың сынуына әкеледі.
Өңдеудің төмен тиімділігі: сынғыш сынуды болдырмау үшін алмас тегістеу дөңгелектерімен төмен жылдамдықпен тегістеу және магнитореологиялық жылтырату сияқты арнайы процестер қажет. Өңдеу циклі металл материалдарға қарағанда 30% -дан 50% -ға дейін ұзағырақ және жабдықты инвестициялау құны жоғары (мысалы, бес осьті байланыс өңдеу орталығының бағасы 10 миллион юаньнан асады).
Құрылымның күрделі шектеулері: құю, соғу және басқа процестер арқылы қуыс жеңіл құрылымдарды шығару қиын. Ол негізінен пластиналар мен негіздер сияқты қарапайым геометриялық пішіндерде қолданылады және оның қолданылуы тұрақты емес тіректерді немесе ішкі құбырларды біріктіруді қажет ететін жабдықта шектеулі.
Екіншіден, жоғары тығыздық жабдыққа үлкен жүктеме әкеледі
Қолдану және орнату қиын: граниттің тығыздығы шамамен 2,6-3,0 г/см³, ал салмағы бірдей көлемде шойыннан 1,5-2 есе артық. Мысалы, фотолитографиялық машинаға арналған гранит негізінің салмағы 5-тен 10 тоннаға дейін жетуі мүмкін, бұл арнайы көтеру жабдықтары мен соққыға төзімді іргетастарды қажет етеді, бұл зауыт құрылысы мен жабдықты орналастыру құнын арттырады.
Динамикалық жауап кідірісі: Жоғары инерция жабдықтың қозғалатын бөліктерінің (мысалы, пластинаны тасымалдау роботтары) үдеуін шектейді. Жылдам іске қосу және тоқтату қажет болатын сценарийлерде (мысалы, жоғары жылдамдықты тексеру жабдығы) бұл өндіріс ырғағына әсер етіп, тиімділікті төмендетуі мүмкін.
Үшіншіден, жөндеу және қайталау құны жоғары
Ақауларды жөндеу қиын: пайдалану кезінде бетінің тозуы немесе соқтығысуы кезінде зақымдану орын алса, оны кәсіпқой тегістеу жабдығы арқылы жөндеу үшін зауытқа қайтару керек, оны орнында жылдам өңдеу мүмкін емес. Керісінше, металл құрамдастарды нүктелік дәнекерлеу және лазерлік қаптау сияқты әдістер арқылы дереу жөндеуге болады, нәтижесінде тоқтау уақыты қысқарады.
Дизайн итерация циклі ұзақ: Табиғи гранит тамырларындағы айырмашылықтар әртүрлі партиялардың материал қасиеттерінде (термиялық кеңею коэффициенті және демпферлік қатынас сияқты) шамалы ауытқуларды тудыруы мүмкін. Жабдықтың дизайны өзгерсе, материалдың қасиеттерін қайта сәйкестендіру қажет және зерттеу мен әзірлемелерді тексеру циклі салыстырмалы түрде ұзақ.
Iv. Шектеулі ресурстар және экологиялық қиындықтар
Табиғи тас жаңартылмайды: Жоғары сапалы гранит (мысалы, жартылай өткізгіштерде қолданылатын «Цзинань Грин» және «Күнжіт Қара») арнайы тамырларға сүйенеді, қорлары шектеулі және оны өндіру қоршаған ортаны қорғау саясатымен шектелген. Жартылай өткізгіш өнеркәсібінің кеңеюімен шикізатты тұрақсыз жеткізу қаупі туындауы мүмкін.
Өңдеудің ластану мәселелері: Кесу және ұнтақтау процестері кезінде көп мөлшерде гранит шаңы (құрамында кремний диоксиді бар) түзіледі. Егер дұрыс өңделмесе, ол силикозды тудыруы мүмкін. Сонымен қатар, ағынды суларды төгу алдында тұндыру арқылы тазарту қажет, бұл қоршаған ортаны қорғауға инвестицияны арттырады.
Бес. Пайда болған процестермен жеткіліксіз үйлесімділік
Вакуумдық ортаның шектеулері: Кейбір жартылай өткізгіш процестер (мысалы, вакуумдық жабын және электронды сәулелік литография) жабдық ішінде жоғары вакуумдық күйді сақтауды талап етеді. Дегенмен, гранит бетіндегі микро-кеуектер баяу шығарылатын және вакуумдық дәреженің тұрақтылығына әсер ететін газ молекулаларын адсорбциялауы мүмкін. Сондықтан қосымша бетті тығыздау өңдеу (мысалы, шайыр сіңдіру) қажет.
Электромагниттік үйлесімділік мәселелері: Гранит - оқшаулағыш материал. Статикалық электр разряды немесе электромагниттік экрандау қажет болатын сценарийлерде (мысалы, вафельді электростатикалық адсорбция платформалары) металл жабындарды немесе өткізгіш пленкаларды құрау қажет, бұл құрылымдық күрделілік пен шығынды арттырады.
Өнеркәсіптің әрекет ету стратегиясы
Жоғарыда аталған кемшіліктерге қарамастан, жартылай өткізгіш өнеркәсібі технологиялық инновациялар арқылы граниттің кемшіліктерін ішінара толтырды:
Құрама құрылымның дизайны: Ол қаттылық пен жеңіл салмақты ескере отырып, «гранит негізі + металл жақтау» комбинациясын қабылдайды (мысалы, белгілі бір фотолитография машинасының өндірушісі гранит негізіне алюминий қорытпасының бал құрылымын енгізіп, салмағын 40% төмендетеді).
Жасанды синтетикалық балама материалдар: өңдеу икемділігін арттыра отырып, граниттің термиялық тұрақтылығы мен дірілге төзімділігін имитациялау үшін керамикалық матрицалық композиттерді (мысалы, кремний карбиді керамика) және эпоксидті шайыр негізіндегі жасанды тастарды әзірлеу.
Интеллектуалды өңдеу технологиясы: Өңдеу жолын оңтайландыру үшін AI алгоритмдерін, жарықтар қаупін болжау үшін стрессті модельдеуді және нақты уақытта параметрлерді реттеу үшін онлайн анықтауды біріктіру арқылы өңдеу қалдықтарының жылдамдығы 5%-дан 1%-ға дейін төмендетілді.
Түйіндеме
Жартылай өткізгіш өнеркәсібіндегі граниттің кемшіліктері оның табиғи материал қасиеттері мен өнеркәсіптік талаптар арасындағы ойыннан туындайды. Технологияның ілгерілеуімен және балама материалдардың дамуымен оны қолдану сценарийлері бірте-бірте маңызды емес құрылымдық құрамдас бөліктерде икемді инженерлік материалдарға орын бере отырып, бірте-бірте «айырбасталмайтын негізгі анықтамалық компоненттерге» (мысалы, фотолитография машиналарына арналған гидростатикалық бағыттаушы рельстер мен ультра дәлдіктегі өлшеу платформаларына) қарай қысқаруы мүмкін. Болашақта өнімділікті, шығындарды және тұрақтылықты қалай теңестіру саланың зерттеуін жалғастыратын тақырып болады.
Хабарлама уақыты: 24 мамыр 2025 ж