Kuinka tarkalleen ottaen dynaamisten reaktiivisen tehon kompensointilaitteiden vasteen nopeus vaikuttaa puolijohteiden tuotantolinjojen tuottoasteen?

Puolijohdevalmistuksella on tyypillinen tarkkuusteollisuuden edustaja, on erittäin tiukat energian laadun vaatimukset. Seuraavassa osassa Geyue Electric, dynaamisen reaktiivisen tehonkorvauslaitteen valmistajan ammatillisesta näkökulmasta, tutkitaan syvästi sisäistä korrelaatiomekanismia vasteenopeuden välilläSVG (staattinen VAR -generaattori)ja puolijohteiden tuotannon sato. Analysoimalla puolijohdelaitteiden erityisiä kuormitusominaisuuksia, jännitteiden herkkyyttä ja prosessilaitteiden ja sähköjärjestelmän vuorovaikutusvaikutuksia, Geyue Electric paljastaa millisekunnin tason dynaamisen kompensoinnin ratkaisevan roolin sirun valmistuksen tuotonopeuden parantamisessa. Samanaikaisesti Geyue Electric vahvistaa myös teknisen ratkaisun tehokkuuden yhdistämällä kiekkojen valmistuslaitosten todelliset tapaustiedot.

Puolijohteiden valmistuksen erityisvaatimukset tehonlaadun suhteen

Puolijohteiden tuotantolinja on monimutkainen järjestelmä, joka koostuu sadoista tarkkuuslaitteista. Tärkeimmät laitteet, kuten fotolitografiakoneet ja ionin implantit, ovat erittäin herkkiä jännitteen vaihteluille. Nykyaikaisten kiekkojen tehtaiden tuotantolaitteet käyttävät yleensä kytkettyjä moodia virtalähteitä virransyöttöön. Nämä epälineaariset kuormat aiheuttavat nopeasti muuttuvia reaktiivisia tehontarpeita toiminnan aikana. Kun sähköverkko ei tarjoa reaktiivista tehotukea ajan myötä, se aiheuttaa jännitteen nousua, aaltomuotojen vääristymiä ja muita sähköenergian laatuongelmia.

Edistyneissä valmistusprosesseissa, jotka ovat alle 45 nanometriä, jopa 10 millisekuntia kestävä jännitepisara voi aiheuttaa litografiakoneen tarkan servojärjestelmän menettämisen synkronoinnin, mikä johtaa kiekkojen kohdistuspoikkeamiin. Kansainvälisen puolijohdeteknologian etenemissuunnitelman (ITRS) tutkimustietojen mukaan jännitehäiriöistä on tullut kolmanneksi suurin tekijä, joka myötävaikuttaa siruvirheisiin, mikä aiheuttaa vuosittain miljardeja dollareita tappioita maailmanlaajuiselle puolijohdeteollisuudelle. Tämä edellyttää, että mukana olevilla reaktiivisilla tehonkorvauslaitteilla on erittäin nopea dynaaminen vaste -ominaisuudet. Perinteiset TSC -laitteet johtuen mekaanisten kytkimien luontaisesta toimintaviiveestä (yleensä yli 100 millisekuntia) eivät ole täysin täyttäneet nykyaikaisten puolijohdetehtaiden vaatimuksia.

Vasteenopeuden tekniset merkitys- ja mittausstandardit

Dynaamisten reaktiivisen tehon kompensointilaitteiden vasteenopeus viittaa ajaan, joka vaaditaan reaktiivisten tehonmuutosten havaitsemisesta järjestelmässä kohdekorvausvirran ulostuloon. Täysin hallittujen tehoelektronisten laitteiden, kuten SVG, vasteen nopeus riippuu pääasiassa kolmesta teknisestä linkistä: nopean havaitsemisalgoritmit, nopean ohjauksen sirut ja teholaitteiden kytkentäominaisuudet.

Tällä hetkellä kansainvälinen sähkötekniikan komissio (IEC) määrittelee dynaamisten reaktiivisten tehonkorvauslaitteiden vasteajan aikavälillä järjestelmän jännitteen äkillisestä muutoksesta laitteen lähtöön, joka saavuttaa 90% tavoitearvosta. Johtavat puolijohdelaitteiden valmistajat vaativat tyypillisesti tämän indikaattorin olevan enintään 10 millisekuntia, ja jotkut edistyneiden kiekkojen FAB: t ehdottavat jopa tiukkaa standardia 5 millisekuntia. Mitatut tiedot osoittavat, että SVG-laitteiden vasteaika käyttämällä kolmannen sukupolven piikarbidia (sic) tehoteholaitteita voidaan lyhentää alle 2 millisekuntia, pääasiassa SIC-materiaalien kytkentätaajuusominaisuuksien vuoksi yli 100 kHz.

Korrelaatiomekanismi vasteen nopeuden ja prosessin saannon välillä

Saantoprosentin menetys puolijohteiden tuotantolinjoissa johtuu pääasiassa kahden tyyppisistä ongelmista, jotka liittyvät tehon laatuun: äkillinen romu ja potentiaalinen parametrin ajautuminen. Entinen ilmenee suoraan kiekkojen romuttamisena, kun taas jälkimmäinen johtaa sirujen suorituskykyparametrien poikkeamiin suunnitelluista arvoista. Dynaamisen reaktiivisen tehon kompensointilaitteen nopea vaste voi tehokkaasti estää näiden kahden tyyppisten ongelmien esiintymisen.

Otetaan etsausprosessi esimerkkinä. Kun plasman virtalähteellä on epävakaa tehonlähtö, joka johtuu ruudukkojännitteen vaihteluista, etsausnopeus muuttuu yhtäkkiä. Kokeelliset tiedot osoittavat, että jos jännitteen talteenottoaika ylittää 20 millisekuntia, syövytyksen yhtenäisyyspoikkeama ylittää 3%, mikä johtaa suoraan kiekkoerän romuttamiseen. Virtalähdejärjestelmä, joka on varustettu nopealla vastauksella SVG (<5 ms), voi kuitenkin hallita tällaisia prosessien vaihtelua 0,5%: n sisällä. Kemiallisen mekaanisen kiillotusprosessin (CMP) prosessissa nopeampi reaktiivisen tehon kompensointi voi ylläpitää moottorin vääntömomentin vakaana ja välttää kiekkojen pinnalla nano-mittakaapit, jotka johtuvat kiillotuspainevaihteluista.

Tärkeimmät teknologiset innovaatiot ja toteutuspolut

Teknologiset läpimurtot millisekunnin tason dynaamisen vasteen saavuttamiseksi ovat pääasiassa kolmessa näkökulmassa: ensinnäkin parantunut havaitsemisalgoritmi, joka perustuu hetkelliseen reaktiiviseen tehon teoriaan, lyhentää havaitsemisaikaa 1/4 tehon taajuussyklin kautta αβ-koordinaattijärjestelmän muunnoksen avulla; Toiseksi käytetään moniytimisen DSP-rinnakkaisprosessointiarkkitehtuurin, joka puristaa ohjausjakson 50 mikrosekunnin tasolle; Tärkeintä on, että laaja kaistalevyjen puolijohdealaitteiden käyttö parantaa tehomoduulin dynaamista vasteastetta suuruusluokkaa.

Kotimainen SVG-laite testattiin 12-tuumaisessa kiekkotehtaalla. Tulokset osoittivat, että verrattuna laitteeseen, joka käyttää perinteistä IGBT -moduulia (vasteaika 15 ms), päivitetyn version käyttämällä sic -moduulia (vasteaika 1,8 ms) oli kuukausittainen keskimääräinen sato 92,7% tuotantolinjalle entisen kanssa, kun taas se saavutti 96,3% jälkimmäisen kanssa. Erityisesti syvän ultraviolettilitografian (DUV) prosessissa saantoero oli merkittävämpi, mikä vahvisti täysin vasteenopeuden tärkeän vaikutuksen prosessin tarkkuuteen.

Järjestelmän integroinnin ja tekniikan käytännön keskeiset kohdat

Puolijohteiden tehtaiden käytännöllisessä soveltamisessa dynaaminen reaktiivinen tehonkorvauslaite on integroitava syvästi koko kasvijärjestelmään. Kun otetaan huomioon kiekkojen tehtaiden erityinen virtalähde -arkkitehtuuri, SVG omaksuu yleensä hajautetun asettelujärjestelmän. Kompensaatiopisteet asetetaan kunkin sähköaseman 10 kV: n väilöönkäynnin puolella ja vastaavasti tärkeiden prosessilaitteiden 400 V: n syöttölaitteen puolella muodostaen monitasoisen suojausjärjestelmän.

Kansainvälisesti johtavan muistisirun tehtaan toisen vaiheen laajennusprojektissa käytettiin innovatiivista lähestymistapaa, jossa SVG (signaalijännitegeneraattori) integroitiin prosessilaitteiden ohjausjärjestelmään tiedonvaihtoa varten. Hankittamalla litografiakoneiden ja syövytyskoneiden reaaliaikaisia kuormitusmuutostrendejä, reaktiivisen tehon kompensointijärjestelmä voi saavuttaa ennustavan säätelyn vasteaikaan, jota ohjataan ennen prosessiherkkiä ikkunaa. Tämä älykäs yhteistyömalli on lisännyt tämän tehtaan 28 nanometrin tuotteiden yleistä satoa 2,8 prosenttiyksikköä, ja se on tuottanut ylimääräisen taloudellisen hyödyn, joka on yli 30 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria vuodessa.

Tulevat teknologisen kehityksen suuntaukset

Kun puolijohdevalmistus etenee 3-nanometriin ja tekniikan solmujen alapuolelle, sähkövoiman laadun vaatimukset muuttuvat entistä tiukemmaksi. Seuraavan sukupolven dynaaminen reaktiivisen voimakompensaatiotekniikka kehittyy kolmeen suuntaan: Ensinnäkin reaktionopeuden raja on läpimurto, ja kokeelliset laitteet perustuvat galliumnitridilaitteisiin (GAN), joka saavuttaa alakohdisekunnin vasteen; Toiseksi digitaalisen kaksosetekniikan syvää soveltamista jatketaan simuloimalla tehtaan koko virtalähdeverkostoa virtuaalitilassa korvausstrategioiden varhaisen optimoinnin saavuttamiseksi; Lopuksi AI -ennustealgoritmien käyttöönotto toteutetaan analysoimalla massiivisia prosessitietoja ennustaaksesi kunkin tuotantolaitteen reaktiivisten tehontarpeiden muuttuvia malleja.

Dynaamisen reaktiivisen tehon kompensointilaitteen vasteasteen ja puolijohdetuotannon tuotonopeuden välillä on selvä kvantitatiivinen suhde. Millisekunnin tason vastekyky ei vain tukahduta tehokkaasti jännitteenvaihteluiden aiheuttamia suoria menetyksiä, vaan myös parantaa sirujen yleistä suorituskyvyn johdonmukaisuutta säilyttämällä prosessiparametrien stabiilisuus. Innovatiivisena kentänä voimaelektroniikkatekniikan ja puolijohteiden valmistuksen risteyksessä dynaamisen reaktiivisen tehonkorvaustekniikan jatkuva kehitys tarjoaa tärkeän infrastruktuurin tuen Mooren lain jatkamiselle. Geyue Electric, reaktiivisen energiankorvauksen asiantuntijana, yrityksemme ehdottaa, että kiekkojen tehtaat sisällyttävät virranlaadunhallintajärjestelmän koko suunnitteluun suunnitteluvaiheessa ja valitsevat SVG-laitteet, joiden vasteaika on alle 5 millisekuntia, jotta rakennetaan kiinteän virrantakuujärjestelmä huippuluokan sirun valmistukseen. Jos kiekkotehtaan etsii aktiivisesti nopeaa vastausta dynaamista reaktiivista tehonkorvausratkaisua, ota rohkeasti yhteyttä:info@gyele.com.cn.