Onder die streng vereistes van hoë presisie en hoë betroubaarheid in die halfgeleierbedryf, hoewel graniet een van die kernmateriale is, bring die eienskappe daarvan ook sekere beperkings. Die volgende is die belangrikste nadele en uitdagings in praktiese toepassings:
Eerstens is die materiaal baie bros en moeilik om te verwerk
Risiko van krake: Graniet is in wese 'n natuurlike klip met natuurlike mikrokrake en mineraaldeeltjiegrense binne, en dit is 'n tipiese bros materiaal. In ultra-presisie-bewerking (soos nanoskaal-slyp en komplekse geboë oppervlakverwerking), as die krag ongelyk is of die verwerkingsparameters onvanpas is, is probleme soos afskilfering en mikrokraakverspreiding geneig om te voorkom, wat lei tot die skraping van die werkstuk.
Lae verwerkingsdoeltreffendheid: Om brosbreuk te voorkom, is spesiale prosesse soos laespoed-slyp met diamantslypwiele en magnetorheologiese polering nodig. Die verwerkingsiklus is 30% tot 50% langer as dié van metaalmateriale, en die toerustingbeleggingskoste is hoog (byvoorbeeld, die prys van 'n vyf-as-skakelbewerkingsentrum oorskry 10 miljoen yuan).
Komplekse struktuurbeperkings: Dit is moeilik om hol liggewigstrukture te vervaardig deur middel van gietwerk, smeewerk en ander prosesse. Dit word meestal gebruik in eenvoudige geometriese vorms soos plate en basisse, en die toepassing daarvan is beperk in toerusting wat onreëlmatige stutte of interne pyplynintegrasie benodig.
Tweedens, hoë digtheid lei tot swaar las op die toerusting
Moeilik om te hanteer en te installeer: Die digtheid van graniet is ongeveer 2.6-3.0 g/cm³, en die gewig daarvan is 1.5-2 keer dié van gietyster onder dieselfde volume. Byvoorbeeld, die gewig van 'n granietbasis vir 'n fotolitografiemasjien kan 5 tot 10 ton bereik, wat toegewyde heftoerusting en skokbestande fondamente vereis, wat die koste van fabriekskonstruksie en toerustingontplooiing verhoog.
Dinamiese reaksievertraging: Hoë traagheid beperk die versnelling van bewegende dele van die toerusting (soos wafer-oordragrobotte). In scenario's waar vinnige begin en stop vereis word (soos hoëspoed-inspeksietoerusting), kan dit die produksieritme beïnvloed en doeltreffendheid verminder.
Derdens, die koste van herstelwerk en iterasie is hoog
Defekte is moeilik om te herstel: Indien oppervlakslytasie of botsingsskade tydens gebruik voorkom, moet dit na die fabriek terugbesorg word vir herstelwerk deur professionele slyptoerusting, wat nie vinnig op die perseel hanteer kan word nie. In teenstelling hiermee kan metaalkomponente onmiddellik herstel word deur metodes soos puntsweising en laserbekleding, wat lei tot korter stilstandtyd.
Die ontwerp-iterasiesiklus is lank: Die verskille in natuurlike granietare kan geringe skommelinge in die materiaaleienskappe (soos termiese uitbreidingskoëffisiënt en dempingsverhouding) van verskillende bondels veroorsaak. As die toerustingontwerp verander, moet die materiaaleienskappe weer aangepas word, en die navorsings- en ontwikkelingsverifikasiesiklus is relatief lank.
Iv. Beperkte hulpbronne en omgewingsuitdagings
Natuurlike klip is nie-hernubaar: Hoëgehalte-graniet (soos "Jinan Green" en "Sesame Black" wat in halfgeleiers gebruik word) maak staat op spesifieke are, het beperkte reserwes en die ontginning daarvan word beperk deur omgewingsbeskermingsbeleide. Met die uitbreiding van die halfgeleierbedryf kan daar 'n risiko van onstabiele grondstofvoorraad wees.
Verwerkingsbesoedelingsprobleme: Tydens die sny- en slypprosesse word 'n groot hoeveelheid granietstof (wat silikondioksied bevat) geproduseer. Indien dit nie behoorlik hanteer word nie, kan dit silikose veroorsaak. Boonop moet die afvalwater deur sedimentasie behandel word voordat dit uitgegooi word, wat beleggings in omgewingsbeskerming verhoog.
Vyf. Onvoldoende versoenbaarheid met opkomende prosesse
Beperkings van die vakuumomgewing: Sommige halfgeleierprosesse (soos vakuumbedekking en elektronstraallitografie) vereis die handhawing van 'n hoë vakuumtoestand binne die toerusting. Die mikroporieë op die oppervlak van graniet kan egter gasmolekules adsorbeer, wat stadig vrygestel word en die stabiliteit van die vakuumgraad beïnvloed. Daarom is addisionele oppervlakverdigtingsbehandeling (soos harsimpregnering) nodig.
Elektromagnetiese verenigbaarheidskwessies: Graniet is 'n isolerende materiaal. In scenario's waar statiese elektrisiteitsontlading of elektromagnetiese afskerming benodig word (soos wafer-elektrostatiese adsorpsieplatforms), moet metaalbedekkings of geleidende films saamgestel word, wat strukturele kompleksiteit en koste verhoog.
Reaksiestrategie vir die bedryf
Ten spyte van die bogenoemde tekortkominge, het die halfgeleierbedryf gedeeltelik vergoed vir die tekortkominge van graniet deur tegnologiese innovasie:
Ontwerp van saamgestelde struktuur: Dit neem die kombinasie van "granietbasis + metaalraam" aan, met inagneming van beide styfheid en liggewig (byvoorbeeld, 'n sekere fotolitografiemasjienvervaardiger integreer 'n heuningkoekstruktuur van aluminiumlegering in die granietbasis, wat die gewig met 40% verminder).
Kunsmatige sintetiese alternatiewe materiale: Ontwikkel keramiekmatriks-komposiete (soos silikonkarbied-keramiek) en epoksiehars-gebaseerde kunsmatige klippe om die termiese stabiliteit en vibrasieweerstand van graniet te simuleer, terwyl die verwerkingsbuigsaamheid verbeter word.
Intelligente verwerkingstegnologie: Deur KI-algoritmes in te voer om die verwerkingspad te optimaliseer, spanningsimulasie om kraakrisiko's te voorspel, en aanlynopsporing te kombineer om parameters intyds aan te pas, is die verwerkingsafvalkoers van 5% tot onder 1% verminder.
Opsomming
Die tekortkominge van graniet in die halfgeleierbedryf spruit hoofsaaklik uit die spel tussen sy natuurlike materiaaleienskappe en industriële eise. Met die vooruitgang van tegnologie en die ontwikkeling van alternatiewe materiale, kan die toepassingscenario's daarvan geleidelik krimp na "onvervangbare kernverwysingskomponente" (soos hidrostatiese geleierrelings vir fotolitografiemasjiene en ultra-presisie meetplatforms), terwyl dit geleidelik plek maak vir meer buigsame ingenieursmateriale in nie-kritieke strukturele komponente. In die toekoms sal die bedryf steeds ondersoek instel na hoe om prestasie, koste en volhoubaarheid te balanseer.
Plasingstyd: 24 Mei 2025