Hệ thống khí nén của nhà máy sản xuất chip có cần phân cấp áp suất cung cấp không?

Phân loại cơ bản của hệ thống khí nén trong nhà máy sản xuất chip

Trong quá trình sản xuất chất bán dẫn, khí nén là nguồn cung cấp năng lượng không thể thiếu. Hệ thống khí nén của nhà máy sản xuất chip thường được chia thành các loại tùy theo mục đích sử dụng và yêu cầu về chất lượng, gồm:Không khí sạch và khô (CDA)VàKhí điều khiển (IA)Hai loại chính. Giữa các loại khí khác nhau tồn tại những khác biệt đáng kể về áp suất, điểm sương, hàm lượng dầu và mức độ kiểm soát hạt rắn, điều này xác định rằng phải áp dụng chiến lược cung cấp khí theo từng phân áp.

Tại sao các nhà máy sản xuất chip lại cần cung cấp khí theo áp suất phân đoạn?

• Đáp ứng nhu cầu đa dạng của thiết bị:Trong nhà máy sản xuất chip, thiết bị rất đa dạng, từ các thiết bị phụ trợ cỡ lớn đến các van khí nén nhỏ, với áp suất làm việc định mức khác nhau. Việc cung cấp khí nén áp suất cao đồng nhất có thể gây hỏng hóc cho các thiết bị hoạt động ở áp suất thấp, trong khi việc cung cấp khí nén áp suất thấp đồng nhất lại không đáp ứng được nhu cầu về lực đẩy của các thiết bị hoạt động ở áp suất cao.
• Tránh lãng phí năng lượng:Nếu toàn bộ nhà máy sử dụng nguồn khí nén áp suất cao duy nhất, các thiết bị đầu cuối hoạt động ở áp suất thấp sẽ phải giảm áp thông qua van tiết lưu, điều này dẫn đến tình trạng lãng phí một lượng lớn khí nén. Hệ thống cung cấp khí nén phân áp cho phép thiết lập áp suất phù hợp với nhu cầu thực tế của mạng lưới, từ đó giảm đáng kể áp suất xả của máy nén khí, qua đó tiết kiệm điện năng.
• Bảo đảm tính ổn định của áp suất:Quy trình chế tạo chính xác rất nhạy cảm với sự dao động của áp suất nguồn khí. Phương pháp cung cấp khí theo từng phân vùng có thể tách biệt các khu vực sử dụng khí khác nhau, tránh tình trạng biến động đột ngột về lưu lượng khí tại một khu vực gây ra dao động áp suất trong toàn bộ mạng lưới ống dẫn của nhà máy, từ đó bảo đảm áp suất của khí dùng cho thiết bị đo lường và các thiết bị công nghệ quan trọng luôn ổn định.

Phương thức thực hiện cung cấp khí theo phân áp và thiết kế mạng lưới đường ống

Trong thiết kế hệ thống nhà máy thực tế, việc cung cấp khí theo áp suất phân đoạn thường được thực hiện thông qua các trạm giảm áp nhiều cấp và mạng lưới đường ống dạng vòng. Khí áp suất cao do phòng máy nén khí cung cấp trước hết sẽ đi vàoTrạm giảm áp chính, sau khi giảm áp xuống mức trung áp sẽ được dẫn đến các nhà xưởng sản xuất. Bên trong nhà xưởng hoặc gần các cụm thiết bị nhất định, lại tiếp tục bố tríBộ van giảm áp khu vựcHoặcVan giảm áp đầu cuối, điều chỉnh chính xác áp suất về giá trị cài đặt mà thiết bị yêu cầu.

Ngoài ra, đối với hệ thống khí điều khiển, do nó trực tiếp điều khiển các loại van điều chỉnh và thiết bị liên động an toàn của hệ thống dịch vụ nhà máy, nên thường được thiết kế với một vòng phân áp riêng, đồng thời được trang bị các van giảm áp và bộ lọc dự phòng nhằm bảo đảm rằng ngay cả trong những điều kiện vận hành cực đoan vẫn có thể cung cấp nguồn khí áp thấp ổn định và sạch.

Ý nghĩa của việc cung cấp khí theo phân áp đối với tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn và chi phí

Sản xuất chip là một ngành công nghiệp điển hình, vốn đầu tư và hàm lượng công nghệ cao; ngay cả những biến động nhỏ của môi trường cũng có thể làm giảm tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn trên wafer. Thiết kế hệ thống cấp khí theo từng mức áp suất hợp lý không chỉ cung cấp nguồn năng lượng phù hợp và ổn định cho các thiết bị tinh vi, hạn chế tình trạng máy móc ngừng hoạt động hoặc sai lệch quy trình do áp suất khí bất thường, mà còn giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của hệ thống nén khí thông qua việc tối ưu hóa áp suất trong mạng lưới ống dẫn. Do đó, hệ thống cấp khí phân tầng áp suất không chỉ là yêu cầu kỹ thuật, mà còn là biện pháp then chốt để các nhà máy sản xuất chip hiện thực hóa sản xuất tinh gọn và kiểm soát chi phí.