സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിൽ ഗ്രാനൈറ്റിന്റെ ദോഷങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിൽ ഉയർന്ന കൃത്യതയും ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യതയും എന്ന കർശനമായ ആവശ്യകതകൾ പ്രകാരം, ഗ്രാനൈറ്റ് ഒരു പ്രധാന വസ്തുവാണെങ്കിലും, അതിന്റെ ഗുണവിശേഷതകളും ചില പരിമിതികൾ കൊണ്ടുവരുന്നു. പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളിലെ അതിന്റെ പ്രധാന പോരായ്മകളും വെല്ലുവിളികളും താഴെ പറയുന്നവയാണ്:
ഒന്നാമതായി, ഈ മെറ്റീരിയൽ വളരെ പൊട്ടുന്നതും പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ പ്രയാസവുമാണ്.
പൊട്ടാനുള്ള സാധ്യത: ഗ്രാനൈറ്റ് അടിസ്ഥാനപരമായി പ്രകൃതിദത്തമായ സൂക്ഷ്മ വിള്ളലുകളും ഉള്ളിൽ ധാതു കണിക അതിരുകളുമുള്ള ഒരു പ്രകൃതിദത്ത കല്ലാണ്, ഇത് ഒരു സാധാരണ പൊട്ടുന്ന വസ്തുവാണ്. അൾട്രാ-പ്രിസിഷൻ മെഷീനിംഗിൽ (നാനോ സ്കെയിൽ ഗ്രൈൻഡിംഗ്, സങ്കീർണ്ണമായ വളഞ്ഞ പ്രതല പ്രോസസ്സിംഗ് പോലുള്ളവ), ബലം അസമമാണെങ്കിലോ പ്രോസസ്സിംഗ് പാരാമീറ്ററുകൾ അനുചിതമാണെങ്കിലോ, ചിപ്പിംഗ്, മൈക്രോക്രാക്ക് പ്രചരണം തുടങ്ങിയ പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ടാകാൻ സാധ്യതയുണ്ട്, ഇത് വർക്ക്പീസ് സ്ക്രാപ്പിംഗിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.

കുറഞ്ഞ പ്രോസസ്സിംഗ് കാര്യക്ഷമത: പൊട്ടുന്ന ഒടിവ് ഒഴിവാക്കാൻ, ഡയമണ്ട് ഗ്രൈൻഡിംഗ് വീലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് കുറഞ്ഞ വേഗതയിൽ പൊടിക്കൽ, മാഗ്നെറ്റോറിയോളജിക്കൽ പോളിഷിംഗ് തുടങ്ങിയ പ്രത്യേക പ്രക്രിയകൾ ആവശ്യമാണ്. പ്രോസസ്സിംഗ് സൈക്കിൾ ലോഹ വസ്തുക്കളേക്കാൾ 30% മുതൽ 50% വരെ കൂടുതലാണ്, കൂടാതെ ഉപകരണ നിക്ഷേപ ചെലവ് കൂടുതലാണ് (ഉദാഹരണത്തിന്, അഞ്ച്-ആക്സിസ് ലിങ്കേജ് മെഷീനിംഗ് സെന്ററിന്റെ വില 10 ദശലക്ഷം യുവാൻ കവിയുന്നു).
സങ്കീർണ്ണമായ ഘടനാ പരിമിതികൾ: കാസ്റ്റിംഗ്, ഫോർജിംഗ്, മറ്റ് പ്രക്രിയകൾ എന്നിവയിലൂടെ പൊള്ളയായ ഭാരം കുറഞ്ഞ ഘടനകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. പ്ലേറ്റുകൾ, ബേസുകൾ തുടങ്ങിയ ലളിതമായ ജ്യാമിതീയ രൂപങ്ങളിലാണ് ഇത് കൂടുതലും ഉപയോഗിക്കുന്നത്, കൂടാതെ ക്രമരഹിതമായ പിന്തുണകളോ ആന്തരിക പൈപ്പ്‌ലൈൻ സംയോജനമോ ആവശ്യമുള്ള ഉപകരണങ്ങളിൽ ഇതിന്റെ പ്രയോഗം പരിമിതമാണ്.
രണ്ടാമതായി, ഉയർന്ന സാന്ദ്രത ഉപകരണങ്ങളിൽ വലിയ ഭാരം ഉണ്ടാക്കുന്നു.
കൈകാര്യം ചെയ്യാനും സ്ഥാപിക്കാനും പ്രയാസം: ഗ്രാനൈറ്റിന്റെ സാന്ദ്രത ഏകദേശം 2.6-3.0 g/cm³ ആണ്, അതേ അളവിൽ കാസ്റ്റ് ഇരുമ്പിന്റെ ഭാരം 1.5-2 മടങ്ങ് ആണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി മെഷീനിനുള്ള ഗ്രാനൈറ്റ് അടിത്തറയുടെ ഭാരം 5 മുതൽ 10 ടൺ വരെയാകാം, ഇതിന് പ്രത്യേക ലിഫ്റ്റിംഗ് ഉപകരണങ്ങളും ഷോക്ക്-പ്രൂഫ് ഫൗണ്ടേഷനുകളും ആവശ്യമാണ്, ഇത് ഫാക്ടറി നിർമ്മാണത്തിന്റെയും ഉപകരണ വിന്യാസത്തിന്റെയും ചെലവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
ഡൈനാമിക് റെസ്‌പോൺസ് ലാഗ്: ഉയർന്ന ജഡത്വം ഉപകരണങ്ങളുടെ ചലിക്കുന്ന ഭാഗങ്ങളുടെ (വേഫർ ട്രാൻസ്ഫർ റോബോട്ടുകൾ പോലുള്ളവ) ത്വരണം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. വേഗത്തിലുള്ള സ്റ്റാർട്ടും സ്റ്റോപ്പും ആവശ്യമുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ (ഹൈ-സ്പീഡ് ഇൻസ്‌പെക്ഷൻ ഉപകരണങ്ങൾ പോലുള്ളവ), ഇത് ഉൽ‌പാദന താളത്തെ ബാധിക്കുകയും കാര്യക്ഷമത കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്‌തേക്കാം.
മൂന്നാമതായി, അറ്റകുറ്റപ്പണികൾക്കും ആവർത്തനത്തിനുമുള്ള ചെലവ് കൂടുതലാണ്.
തകരാറുകൾ നന്നാക്കാൻ പ്രയാസമാണ്: ഉപയോഗത്തിനിടയിൽ ഉപരിതലത്തിൽ തേയ്മാനം സംഭവിക്കുകയോ കൂട്ടിയിടി കേടുപാടുകൾ സംഭവിക്കുകയോ ചെയ്താൽ, പ്രൊഫഷണൽ ഗ്രൈൻഡിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് അറ്റകുറ്റപ്പണികൾക്കായി അത് ഫാക്ടറിയിലേക്ക് തിരികെ നൽകേണ്ടതുണ്ട്, ഇത് സ്ഥലത്ത് വേഗത്തിൽ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല. ഇതിനു വിപരീതമായി, സ്പോട്ട് വെൽഡിംഗ്, ലേസർ ക്ലാഡിംഗ് പോലുള്ള രീതികളിലൂടെ ലോഹ ഘടകങ്ങൾ ഉടനടി നന്നാക്കാൻ കഴിയും, ഇത് കുറഞ്ഞ പ്രവർത്തനരഹിതമായ സമയത്തിന് കാരണമാകുന്നു.
ഡിസൈൻ ആവർത്തന ചക്രം ദൈർഘ്യമേറിയതാണ്: സ്വാഭാവിക ഗ്രാനൈറ്റ് സിരകളിലെ വ്യത്യാസങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത ബാച്ചുകളുടെ മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങളിൽ (താപ വികാസ ഗുണകം, ഡാംപിംഗ് അനുപാതം പോലുള്ളവ) ചെറിയ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾക്ക് കാരണമായേക്കാം. ഉപകരണ രൂപകൽപ്പന മാറുകയാണെങ്കിൽ, മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങൾ വീണ്ടും പൊരുത്തപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ട്, കൂടാതെ ഗവേഷണ വികസന സ്ഥിരീകരണ ചക്രം താരതമ്യേന ദൈർഘ്യമേറിയതാണ്.
Iv. പരിമിതമായ വിഭവങ്ങളും പാരിസ്ഥിതിക വെല്ലുവിളികളും
പ്രകൃതിദത്ത കല്ല് പുതുക്കാനാവാത്തതാണ്: ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഗ്രാനൈറ്റ് (സെമികണ്ടക്ടറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന "ജിനാൻ ഗ്രീൻ", "സെസെം ബ്ലാക്ക്" എന്നിവ) പ്രത്യേക സിരകളെ ആശ്രയിക്കുന്നു, പരിമിതമായ കരുതൽ ശേഖരമുണ്ട്, പരിസ്ഥിതി സംരക്ഷണ നയങ്ങളാൽ അതിന്റെ ഖനനം പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിന്റെ വികാസത്തോടെ, അസ്ഥിരമായ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വിതരണത്തിന് അപകടസാധ്യത ഉണ്ടായേക്കാം.
സംസ്കരണ മലിനീകരണ പ്രശ്നങ്ങൾ: മുറിക്കുമ്പോഴും പൊടിക്കുമ്പോഴും വലിയ അളവിൽ ഗ്രാനൈറ്റ് പൊടി (സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് അടങ്ങിയത്) ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ശരിയായി കൈകാര്യം ചെയ്തില്ലെങ്കിൽ, അത് സിലിക്കോസിസിന് കാരണമായേക്കാം. മാത്രമല്ല, മലിനജലം പുറന്തള്ളുന്നതിനുമുമ്പ് അവശിഷ്ടങ്ങൾ വഴി സംസ്കരിക്കേണ്ടതുണ്ട്, ഇത് പരിസ്ഥിതി സംരക്ഷണ നിക്ഷേപം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
അഞ്ച്. ഉയർന്നുവരുന്ന പ്രക്രിയകളുമായി അപര്യാപ്തമായ പൊരുത്തക്കേട്
വാക്വം പരിസ്ഥിതി പരിമിതികൾ: ചില സെമികണ്ടക്ടർ പ്രക്രിയകൾക്ക് (വാക്വം കോട്ടിംഗ്, ഇലക്ട്രോൺ ബീം ലിത്തോഗ്രാഫി പോലുള്ളവ) ഉപകരണത്തിനുള്ളിൽ ഉയർന്ന വാക്വം അവസ്ഥ നിലനിർത്തേണ്ടതുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഗ്രാനൈറ്റിന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള സൂക്ഷ്മ സുഷിരങ്ങൾ വാതക തന്മാത്രകളെ ആഗിരണം ചെയ്തേക്കാം, അവ സാവധാനം പുറത്തുവിടുകയും വാക്വം ഡിഗ്രിയുടെ സ്ഥിരതയെ ബാധിക്കുകയും ചെയ്യും. അതിനാൽ, അധിക ഉപരിതല സാന്ദ്രതാ ചികിത്സ (റെസിൻ ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ പോലുള്ളവ) ആവശ്യമാണ്.
വൈദ്യുതകാന്തിക അനുയോജ്യതാ പ്രശ്നങ്ങൾ: ഗ്രാനൈറ്റ് ഒരു ഇൻസുലേറ്റിംഗ് വസ്തുവാണ്. സ്റ്റാറ്റിക് വൈദ്യുതി ഡിസ്ചാർജ് അല്ലെങ്കിൽ വൈദ്യുതകാന്തിക സംരക്ഷണം ആവശ്യമുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ (വേഫർ ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് അഡോർപ്ഷൻ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകൾ പോലുള്ളവ), ലോഹ കോട്ടിംഗുകളോ ചാലക ഫിലിമുകളോ കോമ്പൗണ്ട് ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്, ഇത് ഘടനാപരമായ സങ്കീർണ്ണതയും ചെലവും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
വ്യവസായ പ്രതികരണ തന്ത്രം
മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ച പോരായ്മകൾ ഉണ്ടെങ്കിലും, സാങ്കേതിക നവീകരണത്തിലൂടെ സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായം ഗ്രാനൈറ്റിന്റെ പോരായ്മകൾ ഭാഗികമായി നികത്തിയിട്ടുണ്ട്:

കോമ്പോസിറ്റ് സ്ട്രക്ചർ ഡിസൈൻ: കാഠിന്യവും ഭാരം കുറഞ്ഞതും കണക്കിലെടുത്ത് "ഗ്രാനൈറ്റ് ബേസ് + മെറ്റൽ ഫ്രെയിം" എന്ന സംയോജനമാണ് ഇത് സ്വീകരിക്കുന്നത് (ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു പ്രത്യേക ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി മെഷീൻ നിർമ്മാതാവ് ഗ്രാനൈറ്റ് ബേസിൽ ഒരു അലുമിനിയം അലോയ് ഹണികോമ്പ് ഘടന ഉൾച്ചേർക്കുന്നു, ഇത് ഭാരം 40% കുറയ്ക്കുന്നു).
കൃത്രിമ സിന്തറ്റിക് ഇതര വസ്തുക്കൾ: പ്രോസസ്സിംഗ് വഴക്കം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനൊപ്പം ഗ്രാനൈറ്റിന്റെ താപ സ്ഥിരതയും വൈബ്രേഷൻ പ്രതിരോധവും അനുകരിക്കുന്നതിന് സെറാമിക് മാട്രിക്സ് കോമ്പോസിറ്റുകളും (സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സെറാമിക്സ് പോലുള്ളവ) എപ്പോക്സി റെസിൻ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള കൃത്രിമ കല്ലുകളും വികസിപ്പിക്കുക.
ഇന്റലിജന്റ് പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ: പ്രോസസ്സിംഗ് പാത്ത് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനായി AI അൽഗോരിതങ്ങൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെയും, ക്രാക്ക് അപകടസാധ്യതകൾ പ്രവചിക്കുന്നതിനുള്ള സ്ട്രെസ് സിമുലേഷനിലൂടെയും, പാരാമീറ്ററുകൾ തത്സമയം ക്രമീകരിക്കുന്നതിന് ഓൺലൈൻ കണ്ടെത്തൽ സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെയും, പ്രോസസ്സിംഗ് സ്ക്രാപ്പ് നിരക്ക് 5% ൽ നിന്ന് 1% ൽ താഴെയായി കുറച്ചു.
സംഗ്രഹം
സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിൽ ഗ്രാനൈറ്റിന്റെ പോരായ്മകൾ പ്രധാനമായും അതിന്റെ സ്വാഭാവിക മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങളും വ്യാവസായിക ആവശ്യകതകളും തമ്മിലുള്ള കളിയിൽ നിന്നാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്. സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പുരോഗതിയും ബദൽ മെറ്റീരിയലുകളുടെ വികസനവും അനുസരിച്ച്, അതിന്റെ പ്രയോഗ സാഹചര്യങ്ങൾ ക്രമേണ "മാറ്റാനാകാത്ത കോർ റഫറൻസ് ഘടകങ്ങളിലേക്ക്" (ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫി മെഷീനുകൾക്കുള്ള ഹൈഡ്രോസ്റ്റാറ്റിക് ഗൈഡ് റെയിലുകൾ, അൾട്രാ-പ്രിസിഷൻ മെഷർമെന്റ് പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകൾ പോലുള്ളവ) ചുരുങ്ങാം, അതേസമയം ക്രമേണ നിർണായകമല്ലാത്ത ഘടനാപരമായ ഘടകങ്ങളിൽ കൂടുതൽ വഴക്കമുള്ള എഞ്ചിനീയറിംഗ് മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് വഴിമാറുന്നു. ഭാവിയിൽ, പ്രകടനം, ചെലവ്, സുസ്ഥിരത എന്നിവ എങ്ങനെ സന്തുലിതമാക്കാം എന്നത് വ്യവസായം തുടർന്നും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്ന ഒരു വിഷയമായിരിക്കും.