O dan y gofynion llym o gywirdeb uchel a dibynadwyedd uchel yn y diwydiant lled-ddargludyddion, er bod gwenithfaen yn un o'r deunyddiau craidd, mae ei briodweddau hefyd yn dod â rhai cyfyngiadau. Dyma ei brif anfanteision a'i heriau mewn cymwysiadau ymarferol:
Yn gyntaf, mae'r deunydd yn frau iawn ac yn anodd ei brosesu
Risg cracio: Mae gwenithfaen yn garreg naturiol yn ei hanfod gyda micro-graciau naturiol a ffiniau gronynnau mwynau y tu mewn, ac mae'n ddeunydd brau nodweddiadol. Mewn peiriannu manwl iawn (megis malu nanosgâl a phrosesu arwyneb crwm cymhleth), os yw'r grym yn anwastad neu os yw'r paramedrau prosesu yn amhriodol, mae problemau fel naddu a lledaenu micro-graciau yn dueddol o ddigwydd, gan arwain at grafu'r darn gwaith.
Effeithlonrwydd prosesu isel: Er mwyn osgoi toriad brau, mae angen prosesau arbennig fel malu cyflymder isel gydag olwynion malu diemwnt a sgleinio magnetorheolegol. Mae'r cylch prosesu 30% i 50% yn hirach na chylch deunyddiau metel, ac mae cost buddsoddi offer yn uchel (er enghraifft, mae pris canolfan peiriannu cysylltiad pum echel yn fwy na 10 miliwn yuan).
Cyfyngiadau strwythur cymhleth: Mae'n anodd cynhyrchu strwythurau ysgafn gwag trwy gastio, ffugio a phrosesau eraill. Fe'i defnyddir yn bennaf mewn siapiau geometrig syml fel platiau a seiliau, ac mae ei gymhwysiad yn gyfyngedig mewn offer sydd angen cefnogaeth afreolaidd neu integreiddio piblinellau mewnol.
Yn ail, mae dwysedd uchel yn arwain at lwyth trwm ar yr offer
Anodd ei drin a'i osod: Mae dwysedd gwenithfaen tua 2.6-3.0 g/cm³, ac mae ei bwysau 1.5-2 gwaith pwysau haearn bwrw o dan yr un gyfaint. Er enghraifft, gall pwysau sylfaen gwenithfaen ar gyfer peiriant ffotolithograffeg gyrraedd 5 i 10 tunnell, gan olygu bod angen offer codi pwrpasol a sylfeini gwrth-sioc, sy'n cynyddu cost adeiladu ffatri a defnyddio offer.
Oedi ymateb deinamig: Mae inertia uchel yn cyfyngu ar gyflymiad rhannau symudol yr offer (megis robotiaid trosglwyddo wafer). Mewn senarios lle mae angen cychwyn a stopio cyflym (megis offer archwilio cyflym), gall effeithio ar y rhythm cynhyrchu a lleihau effeithlonrwydd.
Yn drydydd, mae cost atgyweirio ac ailadrodd yn uchel
Mae diffygion yn anodd eu hatgyweirio: Os bydd traul arwyneb neu ddifrod gwrthdrawiad yn digwydd yn ystod y defnydd, mae angen ei ddychwelyd i'r ffatri i'w atgyweirio trwy offer malu proffesiynol, na ellir ei drin yn gyflym ar y safle. Mewn cyferbyniad, gellir atgyweirio cydrannau metel ar unwaith trwy ddulliau fel weldio sbot a chladin laser, gan arwain at amser segur byrrach.
Mae'r cylch iteriad dylunio yn hir: Gall y gwahaniaethau mewn gwythiennau gwenithfaen naturiol achosi amrywiadau bach ym mhriodweddau'r deunydd (megis cyfernod ehangu thermol a chymhareb dampio) gwahanol sypiau. Os bydd dyluniad yr offer yn newid, mae angen ail-gyfatebu priodweddau'r deunydd, ac mae'r cylch gwirio ymchwil a datblygu yn gymharol hir.
Iv. Adnoddau Cyfyngedig a Heriau Amgylcheddol
Nid yw carreg naturiol yn adnewyddadwy: Mae gwenithfaen o ansawdd uchel (fel "Jinan Green" a "Sesame Black" a ddefnyddir mewn lled-ddargludyddion) yn dibynnu ar wythiennau penodol, mae ganddo gronfeydd wrth gefn cyfyngedig ac mae ei gloddio wedi'i gyfyngu gan bolisïau diogelu'r amgylchedd. Gyda ehangu'r diwydiant lled-ddargludyddion, efallai y bydd risg o gyflenwad deunydd crai ansefydlog.
Problemau llygredd prosesu: Yn ystod y prosesau torri a malu, cynhyrchir llawer iawn o lwch gwenithfaen (sy'n cynnwys silicon deuocsid). Os na chaiff ei drin yn iawn, gall achosi silicosis. Ar ben hynny, mae angen trin y dŵr gwastraff trwy waddodi cyn ei ollwng, gan gynyddu buddsoddiad diogelu'r amgylchedd.
Pump. Cydnawsedd annigonol â phrosesau sy'n dod i'r amlwg
Cyfyngiadau amgylchedd gwactod: Mae rhai prosesau lled-ddargludyddion (megis cotio gwactod a lithograffeg trawst electron) yn gofyn am gynnal cyflwr gwactod uchel y tu mewn i'r offer. Fodd bynnag, gall y micro-mandyllau ar wyneb gwenithfaen amsugno moleciwlau nwy, sy'n cael eu rhyddhau'n araf ac yn effeithio ar sefydlogrwydd gradd y gwactod. Felly, mae angen triniaeth dwysáu arwyneb ychwanegol (megis trwytho resin).
Problemau cydnawsedd electromagnetig: Mae gwenithfaen yn ddeunydd inswleiddio. Mewn senarios lle mae angen rhyddhau trydan statig neu amddiffyn electromagnetig (megis llwyfannau amsugno electrostatig wafer), mae angen cyfansoddi haenau metel neu ffilmiau dargludol, gan gynyddu cymhlethdod a chost strwythurol.
Strategaeth ymateb y diwydiant
Er gwaethaf y diffygion a grybwyllwyd uchod, mae'r diwydiant lled-ddargludyddion wedi gwneud iawn am ddiffygion gwenithfaen yn rhannol trwy arloesedd technolegol:
Dyluniad strwythur cyfansawdd: Mae'n mabwysiadu'r cyfuniad o "sylfaen gwenithfaen + ffrâm fetel", gan ystyried anhyblygedd a phwysau ysgafn (er enghraifft, mae gwneuthurwr peiriant ffotolithograffeg penodol yn ymgorffori strwythur diliau aloi alwminiwm yn y sylfaen gwenithfaen, gan leihau'r pwysau 40%).
Deunyddiau amgen synthetig artiffisial: Datblygu cyfansoddion matrics ceramig (megis cerameg silicon carbid) a cherrig artiffisial sy'n seiliedig ar resin epocsi i efelychu sefydlogrwydd thermol a gwrthiant dirgryniad gwenithfaen, gan wella hyblygrwydd prosesu ar yr un pryd.
Technoleg prosesu deallus: Drwy gyflwyno algorithmau AI i optimeiddio'r llwybr prosesu, efelychu straen i ragweld risgiau cracio, a chyfuno canfod ar-lein i addasu paramedrau mewn amser real, mae'r gyfradd sgrap prosesu wedi'i lleihau o 5% i lai nag 1%.
Crynodeb
Mae diffygion gwenithfaen yn y diwydiant lled-ddargludyddion yn deillio'n bennaf o'r gêm rhwng ei briodweddau deunydd naturiol a gofynion diwydiannol. Gyda datblygiad technoleg a datblygiad deunyddiau amgen, gall ei senarios cymhwysiad grebachu'n raddol tuag at "gydrannau cyfeirio craidd na ellir eu disodli" (megis rheiliau canllaw hydrostatig ar gyfer peiriannau ffotolithograffeg a llwyfannau mesur hynod fanwl gywir), gan ildio'n raddol i ddeunyddiau peirianneg mwy hyblyg mewn cydrannau strwythurol nad ydynt yn hanfodol. Yn y dyfodol, bydd sut i gydbwyso perfformiad, cost a chynaliadwyedd yn bwnc y bydd y diwydiant yn parhau i'w archwilio.
Amser postio: Mai-24-2025