Yarı iletken endüstrisinde yüksek hassasiyet ve yüksek güvenilirlik gibi katı gereklilikler altında, granit çekirdek malzemelerden biri olmasına rağmen, özellikleri belirli sınırlamalar da getirir. Pratik uygulamalardaki başlıca dezavantajları ve zorlukları şunlardır:
Birincisi, malzeme oldukça kırılgan ve işlenmesi zor
Çatlama riski: Granit, esasen doğal mikro çatlaklar ve içinde mineral parçacık sınırları bulunan doğal bir taştır ve tipik olarak kırılgan bir malzemedir. Ultra hassas işlemede (örneğin nanoölçekli taşlama ve karmaşık eğimli yüzey işleme), kuvvet eşitsizse veya işleme parametreleri uygun değilse, kırılma ve mikro çatlak yayılması gibi sorunlar ortaya çıkmaya eğilimlidir ve bu da iş parçasının hurdaya ayrılmasına yol açar.
Düşük işleme verimliliği: Kırılgan kırılmayı önlemek için elmas taşlama diskleriyle düşük hızlı taşlama ve manyetorheolojik parlatma gibi özel işlemler gereklidir. İşleme döngüsü metal malzemelere göre %30 ila %50 daha uzundur ve ekipman yatırım maliyeti yüksektir (örneğin, beş eksenli bağlantı işleme merkezinin fiyatı 10 milyon yuanı aşmaktadır).
Karmaşık yapı sınırlamaları: Döküm, dövme ve diğer işlemlerle içi boş hafif yapılar üretmek zordur. Çoğunlukla plakalar ve tabanlar gibi basit geometrik şekillerde kullanılır ve düzensiz destekler veya dahili boru hattı entegrasyonu gerektiren ekipmanlarda uygulaması sınırlıdır.
İkincisi, yüksek yoğunluk ekipman üzerinde ağır yüke neden olur
Kullanımı ve kurulumu zordur: Granitin yoğunluğu yaklaşık 2,6-3,0 g/cm³'tür ve ağırlığı aynı hacimdeki dökme demirin 1,5-2 katıdır. Örneğin, bir fotolitografi makinesi için granit tabanın ağırlığı 5 ila 10 tona ulaşabilir, özel kaldırma ekipmanı ve darbeye dayanıklı temeller gerektirir, bu da fabrika inşaatının ve ekipman dağıtımının maliyetini artırır.
Dinamik tepki gecikmesi: Yüksek atalet, ekipmanın hareketli parçalarının (örneğin, wafer transfer robotları) hızlanmasını sınırlar. Hızlı başlatma ve durdurmanın gerektiği senaryolarda (örneğin, yüksek hızlı muayene ekipmanı), üretim ritmini etkileyebilir ve verimliliği azaltabilir.
Üçüncüsü, onarım ve yinelemenin maliyeti yüksektir
Kusurların onarımı zordur: Kullanım sırasında yüzey aşınması veya çarpışma hasarı meydana gelirse, profesyonel taşlama ekipmanıyla onarım için fabrikaya geri gönderilmesi gerekir; bu da sahada hızlı bir şekilde halledilemez. Buna karşılık, metal bileşenler nokta kaynağı ve lazer kaplama gibi yöntemlerle hemen onarılabilir ve bu da daha kısa bir duruş süresiyle sonuçlanır.
Tasarım yineleme döngüsü uzundur: Doğal granit damarlarındaki farklılıklar, farklı partilerin malzeme özelliklerinde (termal genleşme katsayısı ve sönümleme oranı gibi) hafif dalgalanmalara neden olabilir. Ekipman tasarımı değişirse, malzeme özelliklerinin yeniden eşleştirilmesi gerekir ve araştırma ve geliştirme doğrulama döngüsü nispeten uzundur.
IV. Sınırlı Kaynaklar ve Çevresel Zorluklar
Doğal taş yenilenemez: Yüksek kaliteli granit (yarı iletkenlerde kullanılan "Jinan Green" ve "Sesame Black" gibi) belirli damarlara dayanır, sınırlı rezervlere sahiptir ve madenciliği çevre koruma politikalarıyla kısıtlanmıştır. Yarı iletken endüstrisinin genişlemesiyle birlikte, istikrarsız hammadde tedariki riski olabilir.
İşleme kirliliği sorunları: Kesme ve öğütme işlemleri sırasında büyük miktarda granit tozu (silisyum dioksit içerir) üretilir. Uygun şekilde işlenmezse silikoza neden olabilir. Ayrıca, atık suyun deşarj edilmeden önce sedimantasyon yoluyla arıtılması gerekir, bu da çevre koruma yatırımını artırır.
Beş. Ortaya çıkan süreçlerle yetersiz uyumluluk
Vakum ortamı sınırlamaları: Bazı yarı iletken prosesleri (vakum kaplama ve elektron ışını litografisi gibi) ekipman içinde yüksek vakum durumunun korunmasını gerektirir. Ancak, granit yüzeyindeki mikro gözenekler gaz moleküllerini adsorbe edebilir ve bu moleküller yavaşça salınır ve vakum derecesinin kararlılığını etkiler. Bu nedenle, ek yüzey yoğunlaştırma işlemi (reçine emdirme gibi) gereklidir.
Elektromanyetik uyumluluk sorunları: Granit bir yalıtım malzemesidir. Statik elektrik deşarjı veya elektromanyetik kalkanlamanın gerekli olduğu senaryolarda (örneğin, wafer elektrostatik adsorpsiyon platformları), metal kaplamaların veya iletken filmlerin birleştirilmesi gerekir, bu da yapısal karmaşıklığı ve maliyeti artırır.
Sektör yanıt stratejisi
Yukarıda belirtilen eksikliklere rağmen, yarı iletken endüstrisi, teknolojik yeniliklerle granitin eksikliklerini kısmen telafi etmiştir:
Kompozit yapı tasarımı: Hem sertliği hem de hafifliği dikkate alarak "granit taban + metal çerçeve" kombinasyonunu benimser (örneğin, belirli bir fotolitografi makinesi üreticisi, granit tabana alüminyum alaşımlı bir petek yapısı yerleştirerek ağırlığı %40 oranında azaltır).
Yapay sentetik alternatif malzemeler: Granitin termal kararlılığını ve titreşim direncini simüle etmek ve aynı zamanda işleme esnekliğini artırmak için seramik matris kompozitler (silisyum karbür seramikler gibi) ve epoksi reçine bazlı yapay taşlar geliştirin.
Akıllı işleme teknolojisi: İşleme yolunu optimize etmek için yapay zeka algoritmaları, çatlak risklerini tahmin etmek için stres simülasyonu ve parametreleri gerçek zamanlı olarak ayarlamak için çevrimiçi algılamanın birleştirilmesiyle, işleme hurda oranı %5'ten %1'in altına düşürüldü.
Özet
Yarı iletken endüstrisindeki granitin eksiklikleri esasen doğal malzeme özellikleri ile endüstriyel talepler arasındaki oyundan kaynaklanmaktadır. Teknolojinin ilerlemesi ve alternatif malzemelerin geliştirilmesiyle, uygulama senaryoları giderek "değiştirilemez çekirdek referans bileşenlerine" (fotolitografi makineleri ve ultra hassas ölçüm platformları için hidrostatik kılavuz rayları gibi) doğru daralabilirken, giderek kritik olmayan yapısal bileşenlerde daha esnek mühendislik malzemelerine yol açabilir. Gelecekte, performans, maliyet ve sürdürülebilirliğin nasıl dengeleneceği, endüstrinin keşfetmeye devam ettiği bir konu olacaktır.
Gönderi zamanı: 24-Mayıs-2025