لماذا تخلّت أكبر خمسة مصانع لتصنيع الرقائق في العالم عن استخدام الحديد الزهر؟ تحليل مزايا منصات الجرانيت الخالية من التلوث في بيئات الغرف النظيفة.

في مجال تصنيع أشباه الموصلات، تؤثر نظافة بيئة الغرف النظيفة بشكل مباشر على معدل إنتاج الرقائق وأدائها. وقد تخلّت أفضل 5 مصانع لتصنيع الرقائق في العالم عن استخدام مواد الحديد الزهر التقليدية، وانتقلت إلى استخدام منصات الجرانيت. ويكمن وراء هذا التحول السعي الحثيث نحو بيئة خالية من التلوث في الغرف النظيفة. وقد أظهرت منصات الجرانيت، بخصائصها الفريدة، مزايا لا مثيل لها في الغرف النظيفة، وأصبحت الخيار المفضل لدى مصانع تصنيع الرقائق.

"العيب القاتل" في مواد الحديد الزهر في الغرف النظيفة
كان الحديد الزهر، كمواد صناعية تقليدية، يتمتع بمزايا معينة في الخواص الميكانيكية، إلا أنه يواجه العديد من المشاكل في بيئة غرف أشباه الموصلات النظيفة. أولًا، البنية المجهرية لسطح الحديد الزهر ليست كثيفة، إذ تحتوي على عدد كبير من المسام والشقوق الدقيقة التي لا تُرى بالعين المجردة. خلال التشغيل اليومي لغرف العمليات النظيفة، تكون هذه المسام عرضة لامتصاص الغبار وبقع الزيت والملوثات الكيميائية المختلفة، مما يجعلها أماكن اختباء لمصادر التلوث. بمجرد تراكم الملوثات، أثناء العمليات الدقيقة لتصنيع الرقاقة، قد تتساقط وتلتصق بسطح الرقاقة، مما يسبب مشاكل جودة خطيرة مثل قصر الدوائر الكهربائية وفتح الدوائر الكهربائية في الشريحة.
ثانيًا، يتميز الحديد الزهر بثبات كيميائي ضعيف نسبيًا. خلال عملية تصنيع الرقاقة، تُستخدم مواد كيميائية أكالة متنوعة، مثل حمض الهيدروفلوريك وحمض الكبريتيك. الحديد الزهر عرضة لتفاعلات الأكسدة والتآكل نتيجة تآكل هذه المواد الكيميائية. لا يقتصر تأثير الصدأ والأيونات المعدنية الناتجة عن التآكل على تلويث بيئة الغرف النظيفة فحسب، بل قد تتفاعل أيضًا مع المواد الموجودة على سطح الرقاقة، مما يُلحق الضرر بخصائصها الفيزيائية والكيميائية، ويُقلل بشكل كبير من إنتاجية المنتج.
ميزة "عدم التلوث" لمنصات الجرانيت
يكمن سبب تفضيل أفضل 5 مصانع لتصنيع الرقائق في العالم لمنصات الجرانيت في ميزتها الفريدة "الخالية من التلوث". الجرانيت حجر طبيعي تشكل عبر عمليات جيولوجية على مدى مئات الملايين من السنين. بلوراته المعدنية الداخلية متقاربة التبلور، وبنيته كثيفة ومتجانسة، وسطحه شبه خالٍ من المسام. يضمن هذا الهيكل الفريد عدم امتصاصه للغبار والملوثات. حتى في ظل الاضطرابات المتكررة في تدفق الهواء وأنشطة الأفراد والمعدات في الغرفة النظيفة، يبقى سطح منصة الجرانيت نظيفًا، مما يمنع تكاثر الملوثات وانتشارها.
من حيث الاستقرار الكيميائي، يتميز الجرانيت بأداء استثنائي. مكوناته الرئيسية هي معادن مثل الكوارتز والفلسبار. يتميز بخصائص كيميائية مستقرة للغاية، ونادرًا ما يتفاعل مع أي كواشف كيميائية شائعة. في البيئة الكيميائية المعقدة لتصنيع الرقائق، تتحمل منصات الجرانيت تآكل مختلف الكواشف المسببة للتآكل بسهولة، دون توليد نواتج تآكل أو تلوث أيوني معدني، مما يوفر منصة أساسية آمنة ونظيفة لإنتاج الرقائق. علاوة على ذلك، يتميز الجرانيت بأنه غير موصل للكهرباء ولا يولد كهرباء ساكنة، مما يجنب خطر التلوث الناتج عن امتصاص الكهرباء الساكنة لجزيئات الغبار، ويضمن أيضًا الجودة البيئية للغرفة النظيفة.
اختيار المواد من منظور التكلفة والفائدة
على الرغم من أن تكلفة الشراء الأولية لمنصات الجرانيت أعلى نسبيًا من تكلفة منصات الحديد الزهر، إلا أن الفوائد الشاملة التي تجلبها على المدى الطويل تتجاوز بكثير فرق التكلفة. وقد أدى التنظيف والصيانة المتكررة لمنصات الحديد الزهر بسبب مشاكل التلوث، بالإضافة إلى الخسائر الفادحة الناجمة عن زيادة معدلات عيوب المنتج، إلى إبقاء تكاليف الإنتاج الإجمالية مرتفعة. تقلل منصة الجرانيت، بميزة التلوث الصفري، بشكل كبير من تكرار التنظيف والصيانة في الغرفة النظيفة ومعدل عيوب المنتجات، وتخفض تكاليف التشغيل، وتعزز كفاءة الإنتاج وجودة المنتج. خذ مصنعًا بطاقة إنتاجية سنوية تبلغ مليون رقاقة كمثال. بعد اعتماد منصات الجرانيت، يمكن أن تقلل الخسائر الناجمة عن التلوث بأكثر من عشرة ملايين يوان سنويًا، والعائد على الاستثمار كبير جدًا.
تخلّت أفضل 5 مصانع عالمية لتصنيع الرقائق عن استخدام الحديد الزهر، واختارت منصات الجرانيت بناءً على دراسة شاملة لمتطلبات بيئات الغرف النظيفة وكفاءة الإنتاج. تُوفّر ميزة انعدام التلوث التي تُميّز منصات الجرانيت ضمانًا موثوقًا لإنتاج الرقائق، وتُسهم في دفع تصنيع أشباه الموصلات نحو دقة أعلى ومعدلات إنتاج أعلى. مع التطور المستمر لتكنولوجيا أشباه الموصلات، من المتوقع أن تلعب منصات الجرانيت دورًا أكثر أهمية في تصنيع الرقائق مستقبلًا.