Sipas kërkesave të rrepta të saktësisë së lartë dhe besueshmërisë së lartë në industrinë e gjysmëpërçuesve, megjithëse graniti është një nga materialet kryesore, vetitë e tij sjellin edhe kufizime të caktuara. Më poshtë janë disavantazhet dhe sfidat kryesore të tij në zbatimet praktike:
Së pari, materiali është shumë i brishtë dhe i vështirë për t’u përpunuar.
Rreziku i plasaritjes: Graniti është në thelb një gur natyror me mikroçarje natyrale dhe kufij grimcash minerale brenda, dhe është një material tipik i brishtë. Në përpunimin me precizion ultra (siç është bluarja në shkallë nano dhe përpunimi kompleks i sipërfaqes së lakuar), nëse forca është e pabarabartë ose parametrat e përpunimit janë të papërshtatshëm, probleme të tilla si copëtimi dhe përhapja e mikroçarjeve janë të prirura të ndodhin, duke çuar në copëtimin e pjesës së punës.
Efikasitet i ulët përpunimi: Për të shmangur thyerjen e brishtë, kërkohen procese të veçanta si bluarja me shpejtësi të ulët me rrota bluarëse diamanti dhe lustrimi magnetoreologjik. Cikli i përpunimit është 30% deri në 50% më i gjatë se ai i materialeve metalike, dhe kostoja e investimit në pajisje është e lartë (për shembull, çmimi i një qendre përpunimi me lidhje pesë-akshe tejkalon 10 milionë juanë).
Kufizime të strukturës komplekse: Është e vështirë të prodhohen struktura të lehta e të zbrazëta nëpërmjet derdhjes, farkëtimit dhe proceseve të tjera. Përdoret kryesisht në forma të thjeshta gjeometrike si pllaka dhe baza, dhe zbatimi i tij është i kufizuar në pajisje që kërkojnë mbështetëse të çrregullta ose integrim të brendshëm të tubacioneve.
Së dyti, dendësia e lartë çon në ngarkesë të rëndë në pajisje.
Vështirë për t’u trajtuar dhe instaluar: Dendësia e granitit është afërsisht 2.6-3.0 g/cm³, dhe pesha e tij është 1.5-2 herë më e madhe se ajo e gizës në të njëjtin vëllim. Për shembull, pesha e një baze graniti për një makinë fotolitografie mund të arrijë 5 deri në 10 tonë, duke kërkuar pajisje të posaçme ngritëse dhe themele rezistente ndaj goditjeve, gjë që rrit koston e ndërtimit të fabrikës dhe vendosjes së pajisjeve.
Vonesa e reagimit dinamik: Inercia e lartë kufizon përshpejtimin e pjesëve lëvizëse të pajisjeve (siç janë robotët e transferimit të pllakave). Në skenarë ku kërkohet nisje dhe ndalim i shpejtë (siç janë pajisjet e inspektimit me shpejtësi të lartë), kjo mund të ndikojë në ritmin e prodhimit dhe të ulë efikasitetin.
Së treti, kostoja e riparimit dhe përsëritjes është e lartë
Defektet janë të vështira për t'u riparuar: Nëse gjatë përdorimit ndodh konsumim sipërfaqësor ose dëmtim nga përplasja, ato duhet të kthehen në fabrikë për riparim përmes pajisjeve profesionale të bluarjes, të cilat nuk mund të trajtohen shpejt në vend. Në të kundërt, përbërësit metalikë mund të riparohen menjëherë përmes metodave të tilla si saldimi në pika dhe veshja me lazer, duke rezultuar në një kohë më të shkurtër ndërprerjeje.
Cikli i përsëritjes së projektimit është i gjatë: Dallimet në venat e granitit natyror mund të shkaktojnë luhatje të vogla në vetitë e materialit (siç janë koeficienti i zgjerimit termik dhe raporti i amortizimit) të serive të ndryshme. Nëse projektimi i pajisjes ndryshon, vetitë e materialit duhet të ripërputhen dhe cikli i verifikimit të kërkimit dhe zhvillimit është relativisht i gjatë.
IV. Burimet e Kufizuara dhe Sfidat Mjedisore
Guri natyror nuk është i rinovueshëm: Graniti me cilësi të lartë (siç janë "Jinan Green" dhe "Sesame Black" që përdoren në gjysmëpërçues) mbështetet në vena specifike, ka rezerva të kufizuara dhe nxjerrja e tij është e kufizuar nga politikat e mbrojtjes së mjedisit. Me zgjerimin e industrisë së gjysmëpërçuesve, mund të ketë rrezik të furnizimit të paqëndrueshëm me lëndë të para.
Problemet e ndotjes nga përpunimi: Gjatë proceseve të prerjes dhe bluarjes, prodhohet një sasi e madhe pluhuri graniti (që përmban dioksid silikoni). Nëse nuk trajtohet siç duhet, mund të shkaktojë silikozë. Për më tepër, ujërat e zeza duhet të trajtohen me sedimentim përpara se të shkarkohen, duke rritur investimet në mbrojtjen e mjedisit.
Pesë. Pajtueshmëri e pamjaftueshme me proceset në zhvillim
Kufizime të mjedisit me vakum: Disa procese gjysmëpërçuese (si veshja me vakum dhe litografia me rreze elektronike) kërkojnë ruajtjen e një gjendjeje të lartë vakumi brenda pajisjeve. Megjithatë, mikroporet në sipërfaqen e granitit mund të thithin molekula gazi, të cilat çlirohen ngadalë dhe ndikojnë në stabilitetin e shkallës së vakumit. Prandaj, është i nevojshëm trajtimi shtesë i dendësimit të sipërfaqes (siç është impregnimi me rrëshirë).
Çështje të përputhshmërisë elektromagnetike: Graniti është një material izolues. Në skenarë ku kërkohet shkarkim i energjisë elektrike statike ose mbrojtje elektromagnetike (siç janë platformat e adsorbimit elektrostatik të pllakave), veshjet metalike ose filmat përçues duhet të përzihen, duke rritur kompleksitetin strukturor dhe koston.
Strategjia e reagimit të industrisë
Pavarësisht mangësive të lartpërmendura, industria e gjysmëpërçuesve ka kompensuar pjesërisht mangësitë e granitit nëpërmjet inovacionit teknologjik:
Dizajni i strukturës kompozite: Ai miraton kombinimin e "bazës së granitit + kornizës metalike", duke marrë parasysh si ngurtësinë ashtu edhe peshën e lehtë (për shembull, një prodhues i caktuar i makinave fotolitografike ngul një strukturë në formë hualli bletësh prej aliazh alumini në bazën e granitit, duke ulur peshën me 40%).
Materiale alternative sintetike artificiale: Zhvilloni kompozite me matricë qeramike (siç është qeramika e karbitit të silikonit) dhe gurë artificialë me bazë rrëshire epoksi për të simuluar stabilitetin termik dhe rezistencën ndaj dridhjeve të granitit, duke rritur njëkohësisht fleksibilitetin e përpunimit.
Teknologjia inteligjente e përpunimit: Duke futur algoritme të inteligjencës artificiale për të optimizuar rrugën e përpunimit, simulimin e stresit për të parashikuar rreziqet e çarjeve dhe duke kombinuar zbulimin online për të rregulluar parametrat në kohë reale, shkalla e skrapit të përpunimit është ulur nga 5% në nën 1%.
Përmbledhje
Mangësitë e granitit në industrinë e gjysmëpërçuesve rrjedhin në thelb nga loja midis vetive të materialit të tij natyror dhe kërkesave industriale. Me përparimin e teknologjisë dhe zhvillimin e materialeve alternative, skenarët e aplikimit të tij mund të tkurren gradualisht drejt "komponentëve referues kryesorë të pazëvendësueshëm" (siç janë shinat udhëzuese hidrostatike për makinat fotolitografike dhe platformat e matjes me precizion ultra), ndërsa gradualisht i hapin rrugën materialeve inxhinierike më fleksibile në komponentët strukturorë jo-kritikë. Në të ardhmen, mënyra e balancimit të performancës, kostos dhe qëndrueshmërisë do të jetë një temë që industria vazhdon ta eksplorojë.
Koha e postimit: 24 maj 2025