Introdução: Por que a fabricação de semicondutores requer gases industriais
A indústria global de semicondutores tornou-se um dos setores de produção mais avançados tecnologicamente, suportando aplicações que vão desde a eletrónica de consumo e centros de dados até à inteligência artificial e aos veículos elétricos. Por trás de cada planta de fabricação de semicondutores (fábrica) existe uma infraestrutura complexa que fornece gases de pureza ultra-alta-essenciais para a fabricação de wafers.
Entre esses gases,nitrogênio, oxigênio e argôniodesempenham um papel crítico em vários processos de semicondutores, incluindo fabricação de wafer, oxidação, deposição, gravação e limpeza. Para garantir um fornecimento estável e níveis de pureza consistentes, muitas instalações de semicondutores dependem de-plantas de separação de ar (ASU) no localprojetado especificamente para produção de gás de alta-pureza.
A tecnologia de separação de ar permite que gases industriais sejam extraídos diretamente do ar atmosférico por meio de processos criogênicos, fornecendo um fornecimento confiável e escalonável de gases de alta-pureza necessários para a fabricação de semicondutores.
Papel das plantas de separação de ar na produção de semicondutores
As plantas de separação de ar operam usandotecnologia de destilação criogênica, onde o ar atmosférico é comprimido, purificado, resfriado a temperaturas extremamente baixas e separado em seus componentes principais-principalmente nitrogênio, oxigênio e argônio.
Nas fábricas de semicondutores, o nitrogênio é o gás mais utilizado e é necessário em grandes volumes para múltiplas funções, como:
Purgar equipamentos de processamento de semicondutores
Evitando a oxidação durante o manuseio do wafer
Manutenção das condições atmosféricas da sala limpa
Protegendo materiais eletrônicos sensíveis durante a fabricação
O nitrogênio-de alta pureza produzido por plantas de separação de ar pode atingir níveis de pureza de99,999% ou superior, tornando-o adequado para processos avançados de semicondutores.
Além disso, o oxigênio e o argônio gerados no mesmo sistema também são usados na fabricação de semicondutores, incluindo processos de oxidação, aplicações de plasma e misturas de gases especiais.
Ao instalar-plantas de separação de ar no local, os fabricantes de semicondutores podem garantir umfornecimento contínuo e estável de gás, reduzir os custos logísticos associados ao transporte de gás e manter rígidos padrões de controle de qualidade.
Tecnologia modular de separação de ar para aplicações de semicondutores
A infraestrutura moderna de gás semicondutor utiliza cada vez maisplantas modulares de separação de ar, que são projetados para simplificar a execução do projeto e melhorar a eficiência da instalação.
Ao contrário dos projetos tradicionais de ASU em grande-escala que exigem extensa construção-no local, os sistemas modulares são criados comcomponentes pré-fabricadosque são montados e testados nas instalações de fabricação antes de serem transportados para o local do projeto.
Os módulos típicos incluem:
Sistemas de caixa fria criogênica
Trocadores de calor-de placas
Unidades de coluna de destilação
Sistemas de purificação de ar com peneira molecular
Módulos de controle e instrumentação
Este design modular reduz significativamente a complexidade da instalação em campo e permite que os fabricantes de semicondutores implantem instalações de produção de gás muito mais rapidamente do que a construção de plantas convencionais.
Além disso, os sistemas modulares de separação de ar podem ser dimensionados de acordo com a capacidade da fábrica de semicondutores, tornando-os altamente adequados tanto para novos projetos de semicondutores quanto para fases de expansão da fábrica.
Principais vantagens dos sistemas semicondutores de separação de ar
Alta Pureza de Gás
A fabricação de semicondutores exige padrões de pureza de gás extremamente elevados. A tecnologia de separação criogênica do ar é capaz de produzirnitrogênio e oxigênio de ultra{0}}alta{1}}pureza, atendendo aos rigorosos requisitos dos ambientes de fabricação de semicondutores.
Fornecimento estável e contínuo
As-plantas de separação de ar no local garantem o fornecimento contínuo de gás, minimizando o risco de interrupções de produção causadas por entregas externas de gás.
Custos operacionais mais baixos
A produção de gases industriais no-local pode reduzir significativamente os custos de transporte, armazenamento e logística em comparação com a dependência total dos gases líquidos entregues.
Instalação rápida com design modular
A tecnologia modular ASU permite que muitos componentes importantes sejam pré-montados e testados na fábrica, reduzindo o tempo de instalação e melhorando os cronogramas de entrega do projeto.
Eficiência Energética
As modernas plantas de separação de ar incorporam tecnologias avançadas de troca de calor criogênica e otimização de energia, melhorando a eficiência geral do sistema e reduzindo os custos operacionais.
Requisitos de pureza de gás na indústria de semicondutores
As instalações de fabricação de semicondutores requerem gases com níveis de impurezas extremamente baixos. Mesmo vestígios de contaminação podem impactar negativamente a qualidade e o rendimento do wafer.
Os requisitos típicos de pureza incluem:
Azoto:até 99,999% de pureza para aplicações em salas limpas e processos
Oxigênio:alta pureza para processos de oxidação
Argônio:pureza ultra-alta para processos de plasma e misturas de gases especiais
Para atender a esses requisitos, as plantas de separação de ar devem integrar tecnologias avançadas de purificação, tais como:
Sistemas de adsorção de peneira molecular
Colunas de destilação criogênica
Sistemas de monitoramento e controle de gás de precisão
Essas tecnologias garantem que os gases fornecidos às linhas de produção de semicondutores atendam consistentemente às rigorosas especificações de pureza exigidas pela fabricação moderna de chips.
Tendências Futuras em Infraestrutura de Gás Semicondutores
Com a rápida expansão da capacidade global de produção de semicondutores, espera-se que a procura de gases industriais cresça significativamente nos próximos anos.
Várias tendências estão moldando o futuro dos sistemas semicondutores de separação de ar:
Aumento da demanda por produção-de gás no local
Grandes fábricas de semicondutores estão construindo cada vez mais plantas dedicadas de separação de ar para garantir um fornecimento estável de gás.
Requisitos de pureza mais elevados
Tecnologias avançadas de fabricação de chips estão impulsionando a demanda por padrões de pureza de gás ainda mais elevados.
Eficiência Energética e Sustentabilidade
Os novos projetos de ASU concentram-se na redução do consumo de energia e das emissões de carbono.
Sistemas Modulares Flexíveis
As plantas modulares de separação de ar estão se tornando a solução preferida devido à sua escalabilidade, rápida implantação e riscos de construção reduzidos.
Esses desenvolvimentos destacam a importância dos sistemas avançados de gases criogênicos no apoio à próxima geração de fabricação de semicondutores.
Sobre a NEWTEK – Sistemas de Gás Criogênico
A NEWTEK se concentra na separação criogênica do ar e em aplicações de sistemas de gás de baixa-temperatura para uso industrial.
A empresa oferece suporte a sistemas criogênicos de oxigênio, nitrogênio, argônio, dióxido de carbono e gases relacionados por meio de configuração-específica do projeto, coordenação de equipamentos e integração técnica, com base no escopo definido e nos acordos contratuais.
Em vez de atuar como uma única entidade de fabricação, a NEWTEK trabalha em cooperação com fabricantes de equipamentos qualificados e parceiros de engenharia para apoiar projetos de gás criogênico sob responsabilidades claramente definidas.
Através desta abordagem colaborativa, a NEWTEK é capaz de fornecer suporte de engenharia flexível para projetos de separação criogênica de ar, incluindo configuração de sistemas, integração de equipamentos e coordenação de projetos para aplicações de gases industriais.
A configuração do sistema, o escopo de fornecimento e os{0}serviços no local são determinados de acordo com os requisitos do projeto e confirmados por meio de acordo contratual.
