Sub la striktaj postuloj de alta precizeco kaj alta fidindeco en la duonkonduktaĵa industrio, kvankam granito estas unu el la kernaj materialoj, ĝiaj ecoj ankaŭ alportas certajn limigojn. Jen ĝiaj ĉefaj malavantaĝoj kaj defioj en praktikaj aplikoj:
Unue, la materialo estas tre fragila kaj malfacile prilaborebla.
Risko de fendetiĝo: Granito estas esence natura ŝtono kun naturaj mikrofendetoj kaj mineralaj partiklaj limoj interne, kaj ĝi estas tipa fragila materialo. En ultra-preciza maŝinado (kiel nanoskala muelado kaj kompleksa kurba surfaca prilaborado), se la forto estas neegala aŭ la prilaboraj parametroj estas maltaŭgaj, problemoj kiel ŝelado kaj mikrofendeta disvastiĝo emas okazi, kondukante al la skrapado de la laborpeco.
Malalta prilabora efikeco: Por eviti fragilan fendon, necesas specialaj procezoj kiel malrapida muelado per diamantaj mueliloj kaj magnetoreologia polurado. La prilabora ciklo estas 30% ĝis 50% pli longa ol tiu de metalaj materialoj, kaj la ekipaĵa investa kosto estas alta (ekzemple, la prezo de kvin-aksa ligmaŝincentro superas 10 milionojn da juanoj).
Limigoj de kompleksaj strukturoj: Estas malfacile produkti kavajn malpezajn strukturojn per fandado, forĝado kaj aliaj procezoj. Ĝi estas plejparte uzata en simplaj geometriaj formoj kiel platoj kaj bazoj, kaj ĝia apliko estas limigita en ekipaĵoj, kiuj postulas neregulajn subtenojn aŭ internan duktointegriĝon.
Due, alta denseco kondukas al peza ŝarĝo sur la ekipaĵo
Malfacile manipulebla kaj instalebla: La denseco de granito estas proksimume 2,6-3,0 g/cm³, kaj ĝia pezo estas 1,5-2-oble pli granda ol tiu de gisfero sub la sama volumeno. Ekzemple, la pezo de granita bazo por fotolitografia maŝino povas atingi 5 ĝis 10 tunojn, postulante dediĉitan levantan ekipaĵon kaj ŝokorezistajn fundamentojn, kio pliigas la koston de fabrikkonstruado kaj ekipaĵa deplojo.
Dinamika respondo-malfruo: Alta inercio limigas la akceladon de moviĝantaj partoj de la ekipaĵo (kiel ekzemple robotoj por translokigo de oblatoj). En scenaroj kie rapida starto kaj halto estas necesaj (kiel ekzemple altrapidaj inspektaj ekipaĵoj), ĝi povas influi la produktoritmon kaj redukti efikecon.
Trie, la kosto de riparo kaj ripetado estas alta
Difektojn malfacilas ripari: Se surfaca eluziĝo aŭ kolizia difekto okazas dum uzado, ĝi devas esti resendita al la fabriko por riparo per profesia muelila ekipaĵo, kiu ne povas esti rapide pritraktita surloke. Kontraste, metalaj komponantoj povas esti riparitaj tuj per metodoj kiel punkta veldado kaj lasera tegaĵo, rezultante en pli mallonga malfunkcitempo.
La iteracia ciklo de la projektado estas longa: La diferencoj en la naturaj granitaj vejnoj povas kaŭzi iometajn fluktuojn en la materialaj ecoj (kiel ekzemple termika ekspansia koeficiento kaj dampa proporcio) de malsamaj aroj. Se la ekipaĵa dezajno ŝanĝiĝas, la materialaj ecoj devas esti re-akordigitaj, kaj la esplora kaj disvolva konfirma ciklo estas relative longa.
Iv. Limigitaj Rimedoj kaj Mediaj Defioj
Natura ŝtono ne estas renovigebla: Altkvalita granito (kiel ekzemple "Jinan Green" kaj "Sesame Black" uzataj en duonkonduktaĵoj) dependas de specifaj vejnoj, havas limigitajn rezervojn kaj ĝia minado estas limigita de mediprotektaj politikoj. Kun la vastiĝo de la duonkonduktaĵa industrio, povas ekzisti risko de malstabila krudmateriala provizo.
Problemoj pri poluado dum prilaborado: Dum la tranĉado kaj muelado, granda kvanto da granitpolvo (enhavanta silician dioksidon) produktiĝas. Se ne manipulata ĝuste, ĝi povas kaŭzi silikozon. Krome, la rubakvo devas esti traktita per sedimentado antaŭ ol ĝi estas eligita, pliigante investojn en mediprotekton.
Kvin. Nesufiĉa kongruo kun emerĝantaj procezoj
Limigoj de vakua medio: Iuj duonkonduktaĵaj procezoj (kiel vakua tegaĵo kaj elektronfaska litografio) postulas konservi altan vakuan staton ene de la ekipaĵo. Tamen, la mikroporoj sur la surfaco de granito povas adsorbi gasmolekulojn, kiuj malrapide liberiĝas kaj influas la stabilecon de la vakua grado. Tial, plia surfaca densiga traktado (kiel rezina impregnigo) estas necesa.
Problemoj pri elektromagneta kongruo: Granito estas izola materialo. En scenaroj kie necesas statika elektra malŝarĝo aŭ elektromagneta ŝirmado (kiel ekzemple elektrostatikaj adsorbaj platformoj sur obletoj), metalaj tegaĵoj aŭ konduktaj filmoj devas esti kunmetitaj, pliigante strukturan kompleksecon kaj koston.
Strategio pri respondo de la industrio
Malgraŭ la supre menciitaj mankoj, la semikonduktaĵa industrio parte kompensis la mankojn de granito per teknologia novigado:
Dezajno de kompozita strukturo: Ĝi uzas la kombinaĵon de "granita bazo + metala kadro", konsiderante kaj rigidecon kaj malpezecon (ekzemple, iu fabrikanto de fotolitografiaj maŝinoj enmetas aluminian alojan mielĉelaran strukturon en la granitan bazon, reduktante la pezon je 40%).
Artefaritaj sintezaj alternativaj materialoj: Evoluigu ceramikajn matricajn kompozitojn (kiel ekzemple siliciokarbidaj ceramikaĵoj) kaj epoksiorezin-bazitajn artefaritajn ŝtonojn por simuli la termikan stabilecon kaj vibradreziston de granito, samtempe plibonigante la flekseblecon de prilaborado.
Inteligenta prilabora teknologio: Enkondukante AI-algoritmojn por optimumigi la prilaboran vojon, streĉsimuladon por antaŭdiri fendriskojn, kaj kombinante retan detekton por ĝustigi parametrojn en reala tempo, la kvanto de prilaboraj rubaĵoj reduktiĝis de 5% al malpli ol 1%.
Resumo
La mankoj de granito en la duonkondukta industrio esence devenas de la ludo inter ĝiaj naturaj materialaj ecoj kaj industriaj postuloj. Kun la progreso de teknologio kaj la disvolviĝo de alternativaj materialoj, ĝiaj aplikaj scenaroj povas iom post iom ŝrumpi al "neregeblaj kernaj referencaj komponantoj" (kiel hidrostatikaj gvidreloj por fotolitografiaj maŝinoj kaj ultra-precizaj mezurplatformoj), dum iom post iom cedas lokon al pli flekseblaj inĝenieraj materialoj en ne-kritikaj strukturaj komponantoj. En la estonteco, kiel balanci rendimenton, koston kaj daŭripovon estos temo, kiun la industrio daŭre esploras.
Afiŝtempo: 24-majo-2025