การทำความสะอาดโรงงานผลิตชิป: เหตุใดการใช้ความร้อนจากแสงอินฟราเรดจึงได้ผลจริงๆ
พูดตามตรงเลยนะครับ—โรงงานผลิตชิป半导体นั้นใช้พลังงานมหาศาลจริงๆ หากเราอยากบรรลุเป้าหมายด้านการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนจริงๆ เราก็ไม่สามารถแค่เปลี่ยนหลอดไฟสักหน่อยเท่านั้นได้ เราต้องมองถึงปัจจัยสำคัญๆ กันจริงๆ
มานานแล้วที่เราใช้เตาอบแบบการถ่ายเทความร้อน แต่ปัญหาก็คือ เตาอบเหล่านี้ใช้พลังงานมากมายเกินไป คุณต้องใช้พลังงานเพื่อทำให้อากาศรอบๆ ชิปร้อนขึ้น เพียงเพื่อให้ชิปเองร้อนขึ้นเท่านั้น มันก็เหมือนกับการใช้พลังงานมหาศาลเพื่อทำให้พิซซ่าก้อนเดียวร้อนขึ้นเท่านั้นเอง
นั่นคือเหตุผลที่เราหันมาใช้การให้ความร้อนด้วยแสงอินฟราเรดแทน แทนที่จะทำให้อากาศร้อนขึ้น เราก็ใช้ความร้อนไปที่จุดที่จำเป็นโดยตรง นั่นก็คือบนชิปเอง
ความเร็วและพลังงาน
สิ่งที่ดีที่สุดก็คือ การใช้แสงอินฟราเรดไม่จำเป็นต้องใช้อากาศเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อน เพราะมันใช้รังสีในการให้ความร้อน คุณจึงไม่จำเป็นต้องรอ很长时间ให้เตาอบร้อนขึ้น มันร้อนขึ้นทันทีที่คุณเปิดสวิตช์ และมันก็เย็นลงทันทีเมื่อคุณปิดสวิตช์
เมื่อเราเลือกใช้ระบบนี้ เราก็ให้ความสำคัญกับความหนาแน่นของพลังงานมาก เราใช้หลอดไฟที่มีกำลังสูงเพื่อให้ชิปร้อนขึ้นได้อย่างรวดเร็ว ยิ่งรอบการทำงานสั้นเท่าไหร่ คุณก็จะใช้พลังงานน้อยลงต่อชิปหนึ่งชิ้น มันก็ง่ายขึ้นเลย
ด้านฮาร์ดแวร์
เราสร้างหลอดไฟเหล่านี้โดยใช้เปลือกควอตซ์และไส้หลอดแบบฮาโลเจน เราใช้ควอตซ์เพราะมันสามารถรับความร้อนได้โดยไม่เกิดการบิดหรือเสียรูป ส่วนไส้หลอดแบบฮาโลเจนนั้นก็เป็นสิ่งสำคัญที่ช่วยให้ไส้หลอดไม่ไหม้เร็วเกินไป มันช่วยให้หลอดไฟทำงานได้นานขึ้น คุณจึงไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนหลอดไฟทุกๆ 5 นาที
นอกจากนี้ เราก็ไม่ปล่อยให้ตัวเชื่อมต่อมีปัญหาด้วย ไม่ว่าจะเป็น R7s หรือ Sk15 เราก็ต้องให้มั่นใจว่าการเชื่อมต่อนั้นแน่นหนา การเชื่อมต่อที่หลวมจะก่อให้เกิดปัญหามากมาย มันจะทำให้เกิดแรงต้าน และส่วนปลายของหลอดไฟก็จะร้อนเกินไป และในที่สุดหลอดไฟก็จะเสียหาย
ข้อเสีย
ผมไม่ได้บอกว่าการใช้แสงอินฟราเรดเป็นวิธีที่สมบูรณ์แบบหรอกนะครับ มันก็มีข้อเสียเหมือนกัน
แม้ว่าการใช้แสงอินฟราเรดจะช่วยประหยัดพลังงานได้มาก แต่ความหนาแน่นของความร้อนที่สูงก็สร้างแรงกดดันให้กับระบบระบายความร้อนมากเช่นกัน หากคุณเพิ่มกำลังไฟเพื่อให้กระบวนการผลิตเร็วขึ้น ระบบระบายความร้อนก็ต้องมีประสิทธิภาพสูงพอที่จะระบายความร้อนออกมาได้เร็ว
หากระบบระบายความร้อนไม่สามารถทำงานได้ดี โรงงานผลิตชิปก็จะเริ่มร้อนขึ้น และเมื่ออุณหภูมิรอบๆ สูงขึ้น อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงก็จะเริ่มทำงานผิดปกติ
โชคดีที่เราออกแบบหลอดไฟเหล่านี้ให้สามารถใช้แทนหลอดไฟแบบเดิมได้เลย คุณจึงสามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้ โดยไม่จำเป็นต้องรื้อโรงงานผลิตชิปทั้งหมดแล้วเริ่มต้นใหม่