Modüler yarı iletken soğutucular neden fabrikalar için maliyet etkin çözümlerdir?

Fabrikalara Özgü Isıl Gereksinimlerine Güvenilir Şekilde Yanıt Verme

EUV Litografi ve <3 nm Süreçleri İçin Ultra-Durağan Sıcaklık Kontrolü (±0,1°C)

Bir EUV litografi ve 3 nm altı üretim süreci, ±0,1 °C’lik bir termal kararlılık gereksinimi taşır. Bu aralık dışına çıkılması durumunda lens bozulmaları, 1,5 nm’den büyük örtüşme hataları ve hurda wafer oranlarının %12’ye kadar ulaşması gibi sorunlar ortaya çıkabilir. Sonuç olarak, bu modüler süreçler için soğutucular artık vazgeçilmez hâle gelmiştir. Tipik modüler süreç soğutma sıvısı soğutucuları, soğutma sıvısı sıcaklığı kontrolünde 0,05 °C’lik bir değişkenliğe sahiptir. Bu, 300 mm’lik waferlerin işlenmesi sırasında yüksek düzeyde kontrol sağlar. Soğutma sıvısı akışını optimize etmek amacıyla çoklu soğutma devreleri ile birlikte akıllı PID kontrolü (iş yükündeki değişimlere neredeyse anında ayarlanabilen) kullanarak bu başarıyı elde ederler. Bu durum, sub-mikron seviyesinde litografi ve aşındırma süreçlerinin kontrolünde önemli iyileşmelere yol açar. Fabrika verileri, 10.000 adet wafer işlendikten sonra termal gereksinimlere %99,8 oranında uyum sağlandığını göstermektedir. Küçük iyileştirmelerin büyük kârlara dönüşebildiği bu alanda elde edilen tasarruflar milyonlarca dolar seviyesindedir.

Titreşim Azaltımı ve Temiz Oda Uyumluluğu İçin Tasarlanan Entegre Kayma Sistemleri

Merkezi bir uygulamada ISO sınıf 1 ila 3 temiz odalarda kullanılan soğutma cihazları çalıştırılırken, kasıtsız temiz oda gereksinimleri sıklıkla maliyetleri artırıcı ve modül esnekliğini olumsuz etkileyen çevresel faktörler oluşturur. Temiz oda için fazladan depolama/taşıma alanı, sızdıran boru sistemi ve/veya kompresör sistemine uygun olmayan boru bağlantıları gibi gereksinimler de buna örnek olarak verilebilir. Modüler sistem, monte edilmiş sistemlerde ortaya çıkan olumsuz etkileri veya maruziyeti (ısıtma, inşa edilen sistemler, titreşim modülleri vb.) ortadan kaldıracak şekilde tasarlanmıştır; bu sistemler tüm müşterilere uyarlanabilir. Ayrıca, temiz oda/CE uyumluluğu için bakım ve işletme (O&M) süreçleri de dikkate alınmıştır. Filtreleme ve bakım işlemleri sistemle bütünleşik olarak sağlanır; böylece sistem, en sıkı temiz oda standartlarına ve mevcut düzenlemelere tam olarak uyar. Temiz oda ünitesinin kapatılması durumunda, işletmeden kaynaklanan artan kalıntılı hava akışı gerçekleşebilir. Ayrıca, partikül ölçüm aktivitesi aylık olarak gerçekleştirilir; her temiz oda için EU GMP sınıf 1 şartı sağlanmalı, her işlem için ayrı ayrı kontrol edilmeli ve süreçlere göre belirlenen sınırlar içinde kalınmalıdır. Temiz oda/tesis altyapısı ve temiz oda/CE sistemleri, işletim sırasında ve sonrasında sürekli izlenmeli, gerekli kontroller zamanında yapılmalıdır. 40 saatlik temiz oda ünitesi duruş süresi, artan kalıntı miktarına neden olabilir. Ayrıca, her temiz oda için sınıf 1 gereksinimi sağlanırken, CM 1 sınıfı temiz oda sistemleri için de aynı süre geçerlidir. 40 saatlik duruş süresi, sınıf 1 koşullarını sağlayan temiz oda/CE sistemlerinde, her bir temiz oda/CE alanının ayrı ayrı değerlendirilmesini gerektirir. 40 saatlik duruş süresi ayrıca, her bir temiz oda/CE alanının ve her bir temiz oda/CE sisteminin operasyonel duruş sürelerini de kapsar; bu süreler, temiz oda içerisindeki operasyonel sistemlerin duruş süreleriyle doğrudan ilişkilidir. Modüler sistem, her bir temiz oda/CE alanına ve her bir temiz oda/CE alanının içindeki her bir bölüme ayrı ayrı uygulanabilen, esnek ve ölçeklenebilir bir yapıya sahiptir; bu sayede sınıf 1 koşulları her noktada sağlanabilir. 40 saatlik kapatma süresi ve sınıf 1 gereksinimi, her bir temiz oda için ayrı ayrı değerlendirilmeli; ayrıca, her bir temiz oda için 40 saatlik duruş süresi, sınıf 1 koşullarını sağlamak amacıyla her bir temiz oda/CE sisteminin operasyonel performansını doğrudan etkiler. 40 saatlik duruş süresi, temiz oda sistemlerinin planlı bakımı, temiz oda/tesis altyapısı ve temiz oda/CE sistemlerinin bakım ve işletim süreçlerini kapsar; bu süreçler, temiz oda içindeki operasyonel sistemlerin duruş süreleriyle doğrudan bağlantılıdır. 40 saatlik duruş süresi, temiz oda sistemlerinin bakım programlarının ve bakım sürelerinin optimize edilmesini sağlar. 40 Saatlik duruş süreleri ile sahip olma maliyetlerinin azaltılması: Daha verimli sermaye kullanımı, işletme süreçleri ve planlama ile.

alan Kurulumlu Soğutuculara Karşı 10 Yıl Süreli Toplam Sahip Olma Maliyetinde %27 Düşüş (SEMI S26-0722 Referans Değeri)

2022 SEMI S26-0722 Referans Değeri, modüler yarı iletken soğutucuların, alan kurulumlu soğutuculara kıyasla 10 yıllık dönem boyunca toplam sahip olma maliyetinde %27’lik bir azalma sağladığını göstermiştir. Sermaye maliyeti tasarrufu %19’dur; çünkü modüler sistemler, tasarım kriterlerine uygun olarak sahada monte edilip entegre edilir ve tam soğutucu devresiyle birlikte tesise sevk edilir. Fabrikasyon tesisinin yapılandırmasına ve işletme seviyelerine bağlı olarak, modüler soğutucular, üstün ısı değiştirici yüzeyleri ve tesis yüküne bağlı olarak iyi (veya kötü) performans sağlayan ayarlanabilir hızlı soğutucular sayesinde enerji tüketiminde %40’a varan tasarruf sağlayabilir. Tahminsel teşhisler aracılığıyla erken arıza tespiti ve daha düşük mekanik aşınma nedeniyle bakım maliyetleri %31 oranında azalabilir. Bu veriler, günümüzde birçok üreticinin gerçekleştirdiği geçiş sürecini güçlü bir şekilde desteklemektedir.

Daha verimli dağıtım sayesinde finansman maliyetlerinde ve işçilik genel giderlerinde azalmalar beklenmektedir.

Kayma sistemleri, araç fabrikasında test edildiğinde sahada kaynak ve kalibrasyon süresini %85 oranında azaltır. Ayrıca, daha eski sistemlerde 12 ila 18 hafta süren dağıtım süresine kıyasla yeni sistemlerle dağıtım süresi 6 ila 9 haftaya düşer. Fab Owners Association’ın 2023 verilerine göre, kaynak ve kalibrasyondan kazanılan süre doğrudan her üretim tesisinde yaklaşık 740.000 ABD doları tutarında faiz maliyetlerinin azalmasına yol açar. Bununla birlikte, yeni sistem doğrulama işleri için 300 saatten fazla insan saati tasarrufu sağlar. Entegre kontrol sistemi, daha hızlı kurulum ve üretim başlangıcını sağlayarak genel proje tamamlanma süresini kısaltır; bu da projenin maliyetini artırabilecek hava koşullarına bağlı gecikmeler için fırsatı azaltır.

Modüler soğutucular, alt-3 nm süreçlerde ROI’yi (Yatırım Getirisi) destekleyerek ölçeklenebilir ve finansal disiplinle yönetilen kapasite artışını mümkün kılar.

Modüler Yarı İletken Soğutucular ile Aşamalı, Talebe Dayalı Kapasite Artışı Sağlamak

Küçük Adımlı Ölçeklenebilirlik (50–200 RT artışlarla) Kullanım Oranını En Üste Çıkarır ve Aşırı Sağlama Durumlarını Önler

Modüler yarı iletken soğutucular, gereken seviyeye kadar soğutma esnekliği sunar ve bu da 50 ila 200 soğutma tonu aralığında büyüme imkânı sağlar. Bu durum, geleneksel sistemlerin aşırı kapasiteye sahip olması ve çok az sayıda soğutucuya sahip olması gibi sorunu çözer. Fabrikalar daha fazla litografi veya kazıma makinesi aldıkça, toplam ekipman kullanım oranları, tek büyük kapasiteli soğutuculara sahip tesislere kıyasla %15 ila %20 daha fazla artar. Ayrıca, kademeli ölçeklenebilirlik, başlangıç yatırım maliyetlerini yaklaşık %30 oranında düşürür ve böylece soğutma sistemlerine bağlanmak yerine daha fazla geliştirme fonu ayrılmış olur. Üretim süreçleri küçük test partilerinden tam üretim serilerine doğru ölçeklendikçe bu soğutucular da buna paralel olarak ölçeklenecek; bu süreçte yükseltme maliyetleri veya kullanılmayan soğutma kapasitesi payı gibi ek masraflar ortaya çıkmayacaktır.

Kanıtlanmış Gerçek Dünya Etkisi: Öncü Fabrikalardan Vaka Çalışmaları

Yarı iletken üreticileri, şimdi tesislerinde modüler soğutucuların sağladığı avantajlardan yararlanmaktadır. Bir ileri mantık üretim tesisi'nde, ısı kaynaklı araç arızaları %18 oranında azaltıldığı bildirilmiştir. Başka bir tesiste ise yalnızca bir yıl içinde enerji maliyetinde %22'lik bir azalma sağlanmıştır. Büyük bir bellek üreticisi, 3 nm teknoloji düğümlerine geçiş sürecinde, tüm soğutma kapasitesini bir defada satın almak yerine, her seferinde 50 soğutma tonu kadar kademeli artışlar yapmayı tercih etmiştir. Bu karar, üreticiye üst akım ekipmanlar için fazladan oluşan maliyetten 2,7 milyon ABD doları tasarruf sağlamıştır. Modüler soğutucular, geleneksel saha içi inşa edilen sistemlerle olumlu şekilde karşılaştırılmaktadır. Diğer tüm sistemlerle kıyaslandığında modüler soğutucuların daha üstün performans gösterdiği bilinmektedir; bu da modüler soğutucuları soğutma çözümleri açısından daha iyi bir satın alma seçeneği haline getirmektedir. Bu durum özellikle ultra-viyole litografi gibi süreçte en küçük varyasyonların hedef verimlilik üzerinde önemli etkiye sahip olduğu uygulamalarda geçerlidir.

SSS

Neden EUV litografi ve 3 nm altı süreçler için sıcaklık kontrolü gereklidir?

Sıcaklık kontrolünde lenslerde deformasyon oluşur, örtüşme hataları meydana gelir ve yüksek hurda oranlarından kaynaklanan atık miktarı artar; bunların hepsi ürün kalitesi ve verimi açısından zararlıdır.

Modüler yarı iletken soğutucular, temiz odalarda parçacık oluşumunu nasıl azaltır?

Bu soğutucular, fabrikada entegre olarak tasarlanmıştır; HEPA filtreleri ve sızdırmaz fabrika contası içerir, bu da parçacık oluşumunu çok daha düşük seviyelere indirir ve bu durum temiz oda standartları açısından son derece önemlidir.

Modüler yarı iletken soğutucularla ne kadar maliyet tasarrufu sağlanabilir?

Modüler yarı iletken soğutucular, geleneksel sistemlere kıyasla daha düşük sermaye maliyeti, daha düşük işletme maliyeti, daha kısa kurulum süresi ve daha düşük bakım maliyeti sağlayarak tasarruf sağlar.