In de halfgeleiderindustrie heeft de reinheid van de cleanroomomgeving direct invloed op de opbrengst van de waferproductie en de prestaties van chips. De vijf grootste waferproductiefabrieken ter wereld zijn allemaal afgestapt van traditionele gietijzeren materialen en overgestapt op granieten platformen. Achter deze transformatie schuilt het ultieme streven naar een omgeving zonder vervuiling in cleanrooms. Granieten platformen, met hun eigen kenmerken, hebben ongeëvenaarde voordelen bewezen in cleanrooms en zijn de nieuwe favoriet geworden van waferproductiefabrieken.
Het "fatale defect" van gietijzeren materialen in cleanrooms
Gietijzer, als traditioneel industrieel materiaal, had ooit bepaalde voordelen op het gebied van mechanische eigenschappen, maar kent in de cleanroomomgeving van halfgeleiders veel problemen. Ten eerste is de oppervlaktemicrostructuur van gietijzer niet dicht, met een groot aantal poriën en kleine scheurtjes die met het blote oog onzichtbaar zijn. Tijdens de dagelijkse werkzaamheden in cleanrooms zijn deze poriën zeer gevoelig voor het absorberen van stof, olievlekken en diverse chemische verontreinigingen, waardoor ze schuilplaatsen worden voor vervuilingsbronnen. Zodra verontreinigingen zich ophopen tijdens de precieze processen van de waferproductie, kunnen ze loskomen en zich hechten aan het oppervlak van de wafer, wat ernstige kwaliteitsproblemen veroorzaakt, zoals kortsluiting en onderbrekingen in de chip.
Ten tweede heeft gietijzer een relatief slechte chemische stabiliteit. Tijdens het productieproces van wafers worden diverse corrosieve chemische reagentia gebruikt, zoals waterstoffluoride en zwavelzuur. Gietijzer is gevoelig voor oxidatie- en corrosiereacties onder invloed van deze chemische stoffen. De roest en metaalionen die door corrosie worden geproduceerd, vervuilen niet alleen de cleanroomomgeving, maar kunnen ook chemische reacties aangaan met de materialen op het waferoppervlak, waardoor de fysische en chemische eigenschappen van de wafers worden aangetast en de productopbrengst aanzienlijk wordt verlaagd.
De 'nulvervuiling'-eigenschap van granieten platforms
De reden waarom granieten platformen de voorkeur genieten van 's werelds top 5 waferproductiebedrijven, ligt in hun inherente "nulvervuiling"-eigenschap. Graniet is een natuursteen die gedurende honderden miljoenen jaren is gevormd door geologische processen. De interne mineraalkristallen zijn dicht gekristalliseerd, de structuur is dicht en uniform, en er zijn vrijwel geen poriën op het oppervlak. Deze unieke structuur zorgt ervoor dat het geen stof en verontreinigingen absorbeert. Zelfs bij frequente verstoringen van de luchtstroom en de activiteiten van personeel en apparatuur in de cleanroom, blijft het oppervlak van het granieten platform schoon, waardoor de vorming en verspreiding van verontreinigingen wordt voorkomen.
Graniet presteert uitzonderlijk goed op het gebied van chemische stabiliteit. De belangrijkste componenten zijn mineralen zoals kwarts en veldspaat. Het heeft extreem stabiele chemische eigenschappen en reageert nauwelijks met gangbare chemische reagentia. In de complexe chemische omgeving van waferproductie kunnen granieten platformen de erosie van diverse corrosieve reagentia gemakkelijk weerstaan, zonder corrosieproducten of metaalionvervuiling te genereren. Dit biedt een veilig en schoon basisplatform voor waferproductie. Bovendien is graniet niet-geleidend en genereert het geen statische elektriciteit, waardoor het risico op vervuiling door statische elektriciteit die stofdeeltjes absorbeert wordt vermeden en de omgevingskwaliteit van de cleanroom verder wordt gewaarborgd.
Materiaalselectie vanuit het perspectief van kosten en baten
Hoewel de initiële aanschafkosten van granieten platformen relatief hoger liggen dan die van gietijzeren platformen, overtreffen de voordelen die ze op de lange termijn opleveren het kostenverschil ruimschoots. De frequente reiniging en het onderhoud van gietijzeren platformen vanwege vervuilingsproblemen, evenals de enorme verliezen veroorzaakt door de toename van productdefecten, hebben de totale productiekosten hoog gehouden. Het granieten platform, met zijn voordeel van nulvervuiling, vermindert de frequentie van reiniging en onderhoud in de cleanroom aanzienlijk, evenals het aantal defecten in producten, verlaagt de bedrijfskosten en verbetert de productie-efficiëntie en productkwaliteit. Neem bijvoorbeeld een fabriek met een jaarlijkse productiecapaciteit van één miljoen wafers. Na de implementatie van granieten platformen kan het de verliezen door vervuiling met meer dan tien miljoen yuan per jaar verminderen, en is het rendement op de investering zeer aanzienlijk.
De top 5 waferproductiebedrijven wereldwijd hebben gietijzer de rug toegekeerd en gekozen voor granieten platformen op basis van een uitgebreide afweging van de eisen aan cleanroomomgevingen en productie-efficiëntie. Het voordeel van granieten platformen, dat geen vervuiling veroorzaakt, biedt een betrouwbare garantie voor waferproductie en stimuleert de productie van halfgeleiders naar hogere precisie en hogere opbrengsten. Met de voortdurende ontwikkeling van halfgeleidertechnologie zullen granieten platformen ongetwijfeld een steeds belangrijkere rol spelen in de toekomstige waferproductie.
Geplaatst op: 14 mei 2025