సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో గ్రానైట్ యొక్క ప్రతికూలతలు ఏమిటి?

సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో అధిక ఖచ్చితత్వం మరియు అధిక విశ్వసనీయత అనే కఠినమైన అవసరాల కింద, గ్రానైట్ ప్రధాన పదార్థాలలో ఒకటి అయినప్పటికీ, దాని లక్షణాలు కూడా కొన్ని పరిమితులను తెస్తాయి. ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల్లో దాని ప్రధాన ప్రతికూలతలు మరియు సవాళ్లు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:
మొదట, పదార్థం చాలా పెళుసుగా ఉంటుంది మరియు ప్రాసెస్ చేయడం కష్టం.
పగుళ్లు వచ్చే ప్రమాదం: గ్రానైట్ అనేది సహజమైన సూక్ష్మ పగుళ్లు మరియు లోపల ఖనిజ కణ సరిహద్దులతో కూడిన సహజ రాయి, మరియు ఇది ఒక సాధారణ పెళుసు పదార్థం. అల్ట్రా-ప్రెసిషన్ మ్యాచింగ్‌లో (నానోస్కేల్ గ్రైండింగ్ మరియు సంక్లిష్టమైన వక్ర ఉపరితల ప్రాసెసింగ్ వంటివి), బలం అసమానంగా ఉంటే లేదా ప్రాసెసింగ్ పారామితులు తగనివి అయితే, చిప్పింగ్ మరియు మైక్రోక్రాక్ ప్రచారం వంటి సమస్యలు సంభవించే అవకాశం ఉంది, దీని వలన వర్క్‌పీస్ స్క్రాప్ అవుతుంది.

తక్కువ ప్రాసెసింగ్ సామర్థ్యం: పెళుసుగా ఉండే పగుళ్లను నివారించడానికి, డైమండ్ గ్రైండింగ్ వీల్స్‌తో తక్కువ-వేగం గ్రైండింగ్ మరియు మాగ్నెటోరియోలాజికల్ పాలిషింగ్ వంటి ప్రత్యేక ప్రక్రియలు అవసరం. ప్రాసెసింగ్ చక్రం మెటల్ పదార్థాల కంటే 30% నుండి 50% ఎక్కువ, మరియు పరికరాల పెట్టుబడి ఖర్చు ఎక్కువగా ఉంటుంది (ఉదాహరణకు, ఐదు-అక్షాల లింకేజ్ మ్యాచింగ్ సెంటర్ ధర 10 మిలియన్ యువాన్లను మించిపోయింది).
సంక్లిష్ట నిర్మాణ పరిమితులు: కాస్టింగ్, ఫోర్జింగ్ మరియు ఇతర ప్రక్రియల ద్వారా బోలు తేలికైన నిర్మాణాలను ఉత్పత్తి చేయడం కష్టం. ఇది ఎక్కువగా ప్లేట్లు మరియు బేస్‌లు వంటి సాధారణ రేఖాగణిత ఆకృతులలో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు క్రమరహిత మద్దతులు లేదా అంతర్గత పైప్‌లైన్ ఏకీకరణ అవసరమయ్యే పరికరాలలో దీని అప్లికేషన్ పరిమితం.
రెండవది, అధిక సాంద్రత పరికరాలపై అధిక భారానికి దారితీస్తుంది.
నిర్వహించడం మరియు వ్యవస్థాపించడం కష్టం: గ్రానైట్ సాంద్రత సుమారు 2.6-3.0 గ్రా/సెం.మీ³, మరియు దాని బరువు అదే పరిమాణంలో కాస్ట్ ఇనుము కంటే 1.5-2 రెట్లు ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, ఫోటోలిథోగ్రఫీ యంత్రం కోసం గ్రానైట్ బేస్ యొక్క బరువు 5 నుండి 10 టన్నులకు చేరుకుంటుంది, దీనికి ప్రత్యేకమైన లిఫ్టింగ్ పరికరాలు మరియు షాక్-ప్రూఫ్ పునాదులు అవసరం, ఇది ఫ్యాక్టరీ నిర్మాణం మరియు పరికరాల విస్తరణ ఖర్చును పెంచుతుంది.
డైనమిక్ రెస్పాన్స్ లాగ్: అధిక జడత్వం పరికరాల కదిలే భాగాల త్వరణాన్ని పరిమితం చేస్తుంది (వేఫర్ ట్రాన్స్‌ఫర్ రోబోట్‌లు వంటివి). వేగవంతమైన ప్రారంభం మరియు స్టాప్ అవసరమయ్యే సందర్భాలలో (హై-స్పీడ్ తనిఖీ పరికరాలు వంటివి), ఇది ఉత్పత్తి లయను ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది.
మూడవది, మరమ్మత్తు మరియు పునరుక్తి ఖర్చు ఎక్కువగా ఉంటుంది.
లోపాలను మరమ్మతు చేయడం కష్టం: ఉపయోగంలో ఉపరితల అరిగిపోవడం లేదా ఢీకొన్నప్పుడు నష్టం జరిగితే, దానిని ప్రొఫెషనల్ గ్రైండింగ్ పరికరాల ద్వారా మరమ్మత్తు కోసం ఫ్యాక్టరీకి తిరిగి ఇవ్వాలి, వీటిని సైట్‌లో త్వరగా నిర్వహించలేము. దీనికి విరుద్ధంగా, స్పాట్ వెల్డింగ్ మరియు లేజర్ క్లాడింగ్ వంటి పద్ధతుల ద్వారా లోహ భాగాలను వెంటనే మరమ్మతు చేయవచ్చు, ఫలితంగా తక్కువ డౌన్‌టైమ్ ఉంటుంది.
డిజైన్ పునరుక్తి చక్రం పొడవుగా ఉంటుంది: సహజ గ్రానైట్ సిరల్లోని తేడాలు వివిధ బ్యాచ్‌ల యొక్క పదార్థ లక్షణాలలో (థర్మల్ విస్తరణ గుణకం మరియు డంపింగ్ నిష్పత్తి వంటివి) స్వల్ప హెచ్చుతగ్గులకు కారణం కావచ్చు. పరికరాల రూపకల్పన మారితే, పదార్థ లక్షణాలను తిరిగి సరిపోల్చాలి మరియు పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి ధృవీకరణ చక్రం సాపేక్షంగా పొడవుగా ఉంటుంది.
Iv. పరిమిత వనరులు మరియు పర్యావరణ సవాళ్లు
సహజ రాయి పునరుత్పాదకమైనది కాదు: అధిక-నాణ్యత గల గ్రానైట్ (సెమీకండక్టర్లలో ఉపయోగించే "జినాన్ గ్రీన్" మరియు "సెసేమ్ బ్లాక్" వంటివి) నిర్దిష్ట సిరలపై ఆధారపడతాయి, పరిమిత నిల్వలను కలిగి ఉంటాయి మరియు దాని మైనింగ్ పర్యావరణ పరిరక్షణ విధానాల ద్వారా పరిమితం చేయబడింది. సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ విస్తరణతో, అస్థిర ముడి పదార్థాల సరఫరా ప్రమాదం ఉండవచ్చు.
ప్రాసెసింగ్ కాలుష్య సమస్యలు: కోత మరియు గ్రైండింగ్ ప్రక్రియల సమయంలో, పెద్ద మొత్తంలో గ్రానైట్ దుమ్ము (సిలికాన్ డయాక్సైడ్ కలిగి ఉంటుంది) ఉత్పత్తి అవుతుంది. సరిగ్గా నిర్వహించకపోతే, అది సిలికోసిస్‌కు కారణం కావచ్చు. అంతేకాకుండా, మురుగునీటిని విడుదల చేయడానికి ముందు అవక్షేపణ ద్వారా శుద్ధి చేయవలసి ఉంటుంది, ఇది పర్యావరణ పరిరక్షణ పెట్టుబడిని పెంచుతుంది.
ఐదు. ఉద్భవిస్తున్న ప్రక్రియలతో తగినంత అనుకూలత లేకపోవడం
వాక్యూమ్ ఎన్విరాన్మెంట్ పరిమితులు: కొన్ని సెమీకండక్టర్ ప్రక్రియలకు (వాక్యూమ్ కోటింగ్ మరియు ఎలక్ట్రాన్ బీమ్ లితోగ్రఫీ వంటివి) పరికరాల లోపల అధిక వాక్యూమ్ స్థితిని నిర్వహించడం అవసరం. అయితే, గ్రానైట్ ఉపరితలంపై ఉన్న సూక్ష్మ రంధ్రాలు వాయువు అణువులను శోషించవచ్చు, ఇవి నెమ్మదిగా విడుదలవుతాయి మరియు వాక్యూమ్ డిగ్రీ యొక్క స్థిరత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి. అందువల్ల, అదనపు ఉపరితల సాంద్రత చికిత్స (రెసిన్ ఇంప్రెగ్నేషన్ వంటివి) అవసరం.
విద్యుదయస్కాంత అనుకూలత సమస్యలు: గ్రానైట్ ఒక ఇన్సులేటింగ్ పదార్థం. స్టాటిక్ విద్యుత్ ఉత్సర్గ లేదా విద్యుదయస్కాంత కవచం అవసరమైన సందర్భాలలో (వేఫర్ ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ అధిశోషణ వేదికలు వంటివి), లోహ పూతలు లేదా వాహక ఫిల్మ్‌లను సమ్మేళనం చేయవలసి ఉంటుంది, ఇది నిర్మాణ సంక్లిష్టత మరియు ఖర్చును పెంచుతుంది.
పరిశ్రమ ప్రతిస్పందన వ్యూహం
పైన పేర్కొన్న లోపాలు ఉన్నప్పటికీ, సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ సాంకేతిక ఆవిష్కరణల ద్వారా గ్రానైట్ లోపాలను పాక్షికంగా భర్తీ చేసింది:

మిశ్రమ నిర్మాణ రూపకల్పన: ఇది "గ్రానైట్ బేస్ + మెటల్ ఫ్రేమ్" కలయికను అవలంబిస్తుంది, దృఢత్వం మరియు తేలికైన బరువు రెండింటినీ పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది (ఉదాహరణకు, ఒక నిర్దిష్ట ఫోటోలిథోగ్రఫీ యంత్ర తయారీదారు గ్రానైట్ బేస్‌లో అల్యూమినియం మిశ్రమం తేనెగూడు నిర్మాణాన్ని పొందుపరుస్తాడు, బరువు 40% తగ్గుతుంది).
కృత్రిమ సింథటిక్ ప్రత్యామ్నాయ పదార్థాలు: గ్రానైట్ యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు కంపన నిరోధకతను అనుకరించడానికి, ప్రాసెసింగ్ వశ్యతను పెంచేటప్పుడు సిరామిక్ మ్యాట్రిక్స్ మిశ్రమాలను (సిలికాన్ కార్బైడ్ సిరామిక్స్ వంటివి) మరియు ఎపాక్సీ రెసిన్ ఆధారిత కృత్రిమ రాళ్లను అభివృద్ధి చేయండి.
ఇంటెలిజెంట్ ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీ: ప్రాసెసింగ్ పాత్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి AI అల్గారిథమ్‌లను ప్రవేశపెట్టడం, క్రాక్ రిస్క్‌లను అంచనా వేయడానికి ఒత్తిడి అనుకరణ మరియు రియల్ టైమ్‌లో పారామితులను సర్దుబాటు చేయడానికి ఆన్‌లైన్ డిటెక్షన్‌ను కలపడం ద్వారా, ప్రాసెసింగ్ స్క్రాప్ రేటు 5% నుండి 1% కంటే తక్కువకు తగ్గించబడింది.
సారాంశం
సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో గ్రానైట్ యొక్క లోపాలు తప్పనిసరిగా దాని సహజ పదార్థ లక్షణాలు మరియు పారిశ్రామిక డిమాండ్ల మధ్య ఆట నుండి ఉత్పన్నమవుతాయి. సాంకేతికత అభివృద్ధి మరియు ప్రత్యామ్నాయ పదార్థాల అభివృద్ధితో, దాని అప్లికేషన్ దృశ్యాలు క్రమంగా "భర్తీ చేయలేని కోర్ రిఫరెన్స్ భాగాలు" (ఫోటోలిథోగ్రఫీ యంత్రాల కోసం హైడ్రోస్టాటిక్ గైడ్ పట్టాలు మరియు అల్ట్రా-ప్రెసిషన్ కొలత ప్లాట్‌ఫారమ్‌లు వంటివి) వైపు కుంచించుకుపోవచ్చు, అదే సమయంలో క్రమంగా క్లిష్టమైన కాని నిర్మాణ భాగాలలో మరింత సౌకర్యవంతమైన ఇంజనీరింగ్ పదార్థాలకు దారి తీస్తుంది. భవిష్యత్తులో, పనితీరు, ఖర్చు మరియు స్థిరత్వాన్ని ఎలా సమతుల్యం చేసుకోవాలో పరిశ్రమ అన్వేషిస్తూనే ఉంటుంది.