การลดการสูญเสียพลังงานในขั้นตอนการผลิตชิป: ความจริงเกี่ยวกับการใช้หลอดไฟอินฟราเรด
หากเราอยากบรรลุเป้าหมายด้านการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนในโรงงานผลิตชิป เราก็ต้องหยุดการสูญเสียพลังงานมหาศาลในขั้นตอนการให้ความร้อน ตลอดมา ทุกคนก็ใช้หลอดไฟแบบอิเล็กทริกต์กันมาโดยตลอด แต่หลอดไฟเหล่านี้มีประสิทธิภาพต่ำมาก
เราจึงเปลี่ยนมาใช้หลอดไฟอินฟราเรดที่สามารถใช้งานได้ในสภาพสุญญากาศ แทนที่จะพยายามให้ความร้อนกับตัวเครื่องทั้งหมด ซึ่งเป็นการสูญเสียพลังงานโดยเปล่าประโยชน์ หลอดไฟเหล่านี้จะช่วยให้ความร้อนกับวัสดุที่เราต้องการอย่างตรงจุด ซึ่งเป็นวิธีที่ง่ายกว่ามาก
กระบวนการทำงานในสภาพสุญญากาศ
ในสภาพสุญญากาศ กฎของฟิสิกส์จะเปลี่ยนไป เพราะไม่มีกระแสอากาศที่จะช่วยพาความร้อนไปไหนได้ ดังนั้นความร้อนจึงถูกส่งผ่านแสงเท่านั้น เราออกแบบหลอดไฟอินฟราเรดให้ส่งแสงคลื่นสั้นออกมา ซึ่งจะช่วยให้ความร้อนไปถึงวัสดุที่เราต้องการโดยตรง โดยไม่สูญเสียพลังงานไปกับการให้ความร้อนกับผนังเครื่องหรือก๊าซที่อยู่ภายในเครื่อง
แต่ก็มีข้อเสียอยู่บ้าง นั่นก็คือ เนื่องจากไม่มีอากาศที่จะช่วยพาความร้อนไปไหนได้ พื้นผิวของหลอดไฟจึงร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว เพื่อให้ทุกอย่างสะอาด เราจึงใช้เปลือกหลอดไฟที่ทำจากควอตซ์คุณภาพสูง หากใช้ควอตซ์ที่มีคุณภาพต่ำ ก็จะเกิดการปล่อยก๊าซออกมา ซึ่งจะทำให้วัสดุซิลิคอนของเราเสียหายได้
นอกจากนี้ เรายังต้องระมัดระวังเรื่องกำลังไฟฟ้าอย่างมาก เพราะในสภาพสุญญากาศ วัสดุชิปจะไม่สามารถระบายความร้อนส่วนเกินออกมาได้ หากใช้กำลังไฟฟ้ามากเกินไป วัสดุชิปก็จะเสียหายได้เช่นกัน
การประหยัดพลังงานและพื้นที่
ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดคือเรื่องเวลาในการเริ่มต้นการทำงาน หลอดไฟแบบอิเล็กทริกต์ต้องใช้เวลานานกว่าจะร้อนขึ้น แต่หลอดไฟอินฟราเรดสามารถให้ความร้อนได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่วินาทีเท่านั้น ดังนั้นเราจึงสามารถใช้เวลาในการประมวลผลชิปได้มากขึ้น
นอกจากนี้ หลอดไฟอินฟราเรดยังมีกำลังไฟฟ้าสูง แต่กลับใช้พื้นที่น้อยมาก นั่นหมายความว่าเราสามารถลดขนาดของเครื่องให้เล็กลงได้ และมีพื้นที่เหลือสำหรับเครื่องมืออื่นๆ ในห้องสะอาดได้อีกด้วย
ข้อเสียของการใช้หลอดไฟอินฟราเรด
ต้องบอกว่า การใช้หลอดไฟอินฟราเรดที่มีกำลังสูงนั้นไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่สมบูรณ์แบบเสมอไป เพราะจะสร้างแรงกดดันให้กับระบบสายไฟและแหล่งจ่ายไฟอย่างมาก เมื่อมีกำลังไฟฟ้ามากมายเข้ามาในตัวเครื่องที่มีพื้นที่จำกัด ระบบระบายความร้อนก็จะต้องทำงานอย่างเต็มที่ หากระบบระบายความร้อนล้มเหลว หลอดไฟก็จะเสียหายได้ทันที เพราะไม่มีที่ให้ความร้อนระบายออกไปได้