Reduzindo as emissões de carbono nas fábricas de semicondutores: Por que o aquecimento por infravermelho funciona realmente bem
Sejamos honestos: as fábricas de semicondutores consomem uma enorme quantidade de energia. Quem já passou tempo nessas fábricas sabe como é. A maioria dos equipamentos utilizados nas salas limpas ainda depende de aquecimento resistivo ou de ciclos térmicos que desperdiçam energia. Isso é ineficiente.
Por isso, há uma tendência crescente em direção ao uso de sistemas de infravermelho de onda curta (SWIR). É uma maneira mais eficiente de reduzir a pegada de carbono, sem prejudicar a produção.
Por que a física é importante
O problema com os métodos convencionais de aquecimento é que eles são ineficientes. Eles tentam aquecer o ar ou as paredes da câmara antes mesmo de o calor atingir a placa de silício. Isso significa desperdício de eletricidade.
As lâmpadas de infravermelho são diferentes. Elas aquecem diretamente o material. Ao atingir a faixa de absorção específica do material, o tempo necessário para o aquecimento é reduzido drasticamente. É rápido… muito rápido. E, como os ciclos de aquecimento são mais curtos, as máquinas não precisam consumir muita energia o tempo todo.
Integrando-as às salas limpas
Ninguém quer trocar todo o equipamento só para melhorar o sistema de aquecimento. É um pesadelo.
Projetamos essas lâmpadas de forma que elas possam ser integradas aos equipamentos existentes. Para manter alta densidade de calor, sem aumentar o tamanho das lâmpadas, a maioria delas opera com tensões mais altas. Isso mantém as lâmpadas compactas.
Mas há um problema: é preciso cuidar bem do sistema de resfriamento. Um array de infravermelho de alta densidade gera grande quantidade de energia térmica, e parte desse calor volta para o invólucro da lâmpada. Se os sistemas de resfriamento não forem suficientes, pode haver interrupção no funcionamento da máquina. E ninguém quer enfrentar isso numa terça-feira à tarde.
O impacto na prática
Quando se utiliza o infravermelho, a quantidade de quilowatts-hora necessários para aquecer cada placa de silício diminui. Isso é ótimo, pois permite substituir os métodos tradicionais de secagem.
A maior vantagem é a maior produtividade. Se um ciclo de aquecimento que leva 10 minutos puder ser reduzido para 2 minutos, a emissão de carbono por unidade também diminui.
Claro, há um trade-off. As lâmpadas de infravermelho de alta intensidade não duram tanto quanto as bobinas resistivas tradicionais. Em outras palavras, é preciso pagar mais pela manutenção, mas as economias de energia fazem com que isso valha a pena.