Ridurre le emissioni di carbonio nella produzione di semiconduttori: perché il riscaldamento a raggi infrarossi funziona davvero
Se siamo onesti, la produzione di semiconduttori è un processo estremamente energivoro. Quando si gestiscono i processi termici in una sala pulita, i costi energetici sono enormi, e l’impronta di carbonio è ancora peggiore.
La maggior parte di noi è abituata all’uso di forni tradizionali o di riscaldatori resistentivi. Ma esiste un modo migliore per generare calore: le lampade a raggi infrarossi.
Con i metodi tradizionali, si riscalda l’aria, sperando che quest’ultima riscaldi il chip. È un metodo estremamente inefficiente: in pratica si spende denaro per riscaldare l’intera stanza, solo per portare a temperatura un piccolo pezzo di silicio. Inoltre, il sistema di condizionamento deve lavorare sodo per ridurre quel calore. È un ciclo di sprechi.
I raggi infrarossi, invece, utilizzano radiazioni elettromagnetiche per riscaldare direttamente il substrato. Niente intermediari, niente riscaldamento dell’aria.
Il risultato? Si raggiunge la temperatura desiderata molto più rapidamente. Inoltre, non c’è più perdita di calore verso l’ambiente circostante; l’energia viene utilizzata esattamente dove è necessaria.
Ovviamente, non si possono semplicemente inserire delle lampade a raggi infrarossi nella sala di produzione: le particelle presenti nell’ambiente potrebbero danneggiare i componenti. Per evitare questo, vengono utilizzati involucri di quarzo ad alta purezza. Questo previene la fuoriuscita di gas e impedisce che la contaminazione comprometta la qualità dei prodotti. Inoltre, queste lampade offrono un’elevata efficienza anche in spazi ridotti. Possono essere inserite direttamente nella camera a vuoto o negli strumenti per la manipolazione dei chip, senza richiedere spazi troppo ampi.
Tuttavia, devo essere sincero: non si tratta di una soluzione perfetta per ogni situazione. I raggi infrarossi creano calore intenso e localizzato. Se si lavora con chip estremamente sottili o con materiali particolarmente sensibili, è facile danneggiare la superficie del chip prima che il resto del materiale si riscaldi. È quindi necessario regolare perfettamente i controller PID e i sensori. Altrimenti, i substrati potrebbero essere danneggiati.
Tuttavia, dal punto di vista di una “fabbrica verde”, i vantaggi sono enormi. Quando si smette di affidarsi a quei grandi riscaldatori ad aria forzata, i sistemi di raffreddamento possono finalmente funzionare meglio. Abbiamo visto che le emissioni di tipo Scope 2 diminuiscono notevolmente semplicemente sostituendo i riscaldatori tradizionali con sistemi a raggi infrarossi.
È una soluzione semplice: si riescono così a raggiungere gli obiettivi legati alle emissioni di carbonio, si risparmia energia e non è necessario modificare l’intero processo di produzione.