Hur exakt påverkar svarshastigheten för dynamiska reaktiva kraftkompensationsanordningar avkastningshastigheten för produktionslinjer för halvledar?

Halvledartillverkning, som en typisk representant för precisionsindustrin, har extremt strikta krav på kraftkvalitet. I följande avsnitt kommer Geyue Electric, ur det professionella perspektivet av en tillverkare av dynamisk reaktiv kraftkompensationsutrustning, djupt att undersöka den inneboende korrelationsmekanismen mellan svarshastigheten förSVG (statisk var -generator)och avkastningshastigheten för halvledarproduktion. Genom att analysera de speciella belastningsegenskaperna för halvledarutrustning, känsligheten för spänningssagningar och interaktionseffekterna mellan processutrustning och kraftsystemet kommer Geyue Electric att avslöja den avgörande rollen för dynamisk kompensation för millisekundnivå för att förbättra utbyteshastigheten för chiptillverkning. Samtidigt kommer Geyue Electric också att validera effektiviteten hos den tekniska lösningen genom att kombinera faktiska falldata från skivtillverkningsanläggningar.

De speciella kraven för halvledartillverkning för kraftkvalitet

Halvledarproduktionslinjen är ett komplext system bestående av hundratals precisionsutrustning. Viktiga enheter som fotolitografimaskiner och jon implanter är mycket känsliga för spänningsfluktuationer. Produktionsutrustningen i moderna skivfabriker använder i allmänhet strömförsörjning av växlar för strömförsörjning. Dessa olinjära belastningar genererar snabbt föränderliga reaktiva kraftkrav under drift. När kraftnätet inte ger reaktivt kraftstöd i tid kommer det att orsaka spänningsfall, vågformsförvrängningar och andra elektriska energikvalitetsproblem.

I avancerade tillverkningsprocesser under 45 nanometrar kan till och med en spänningsfall som varar endast 10 millisekunder orsaka precisionssystemet för litografimaskinen att förlora synkronisering, vilket resulterar i skivinriktningsavvikelser. Enligt forskningsdata från International Semiconductor Technology Roadmap (ITRS) har spännings SAGS blivit den tredje största faktorn som bidrar till chipdefekter, vilket orsakar miljarder dollar i förluster för den globala halvledarindustrin varje år. Detta kräver att de medföljande reaktiva kraftkompensationsanordningarna har extremt snabba dynamiska svarfunktioner. Traditionella TSC -enheter, på grund av den inneboende åtgärdsfördröjningen av mekaniska switchar (vanligtvis överstiga 100 millisekunder), har helt misslyckats med att uppfylla kraven i moderna halvledarfabriker.

Den tekniska konnotation och mätstandarder för svarshastighet

Svarshastigheten för dynamiska reaktiva kraftkompensationsanordningar hänvisar till den tid som krävs från detektering av reaktiva effektförändringar i systemet till utgången från målkompensationsströmmen. För helt kontrollerad kraftelektronisk utrustning som SVG beror svarshastigheten främst på tre tekniska länkar: snabba detekteringsalgoritmer, höghastighetsregleringschips och växlingsegenskaperna för kraftanordningar.

För närvarande definierar den internationella elektrotekniska kommissionen (IEC) responstiden för dynamiska reaktiva kraftkompensationsanordningar som tidsintervallet från den plötsliga förändringen av systemspänningen till utgången från enheten som når 90% av målvärdet. Ledande tillverkare av halvledarutrustning kräver vanligtvis att denna indikator inte är mer än 10 millisekunder, och vissa avancerade skivfabor föreslår till och med en strikt standard på 5 millisekunder. Uppmätta data visar att responstiden för SVG-enheter med hjälp av tredje generationens kiselkarbid (SIC) kraftanordningar kan förkortas till mindre än 2 millisekunder, främst på grund av växlingsfrekvensegenskaperna för SIC-material över 100 kHz.

Korrelationsmekanismen mellan svarshastighet och processutbyte

Förlusten av avkastningshastighet i halvledarproduktionslinjer härrör huvudsakligen från två typer av problem relaterade till kraftkvalitet: plötslig skrotning och potentiell parameterdrift. Den förstnämnda manifesteras direkt som skrotning av skivor, medan den senare leder till avvikelser av chipprestationsparametrar från de designade värdena. Det snabba svaret från den dynamiska reaktiva kraftkompensationsanordningen kan effektivt förhindra förekomsten av dessa två typer av problem.

Ta etsningsprocessen som ett exempel. När plasmakraftförsörjningen har instabil kraftuttag på grund av fluktuationer i nätspänningen kommer etsningshastigheten plötsligt att förändras. Experimentella data visar att om spänningsåtervinningstiden överstiger 20 millisekunder kommer den etsande enhetlighetsavvikelsen att överstiga 3%, vilket direkt resulterar i skrotning av hela skivan. Emellertid kan ett strömförsörjningssystem utrustat med ett snabbt svar SVG (<5ms) kontrollera sådana processfluktuationer inom 0,5%. I den kemiska mekaniska poleringsprocessen (CMP) kan snabbare reaktiv effektkompensation bibehålla motormomentets stabila och undvika nano-skala repor på skivytan orsakad av poleringstryck fluktuationer.

Viktiga tekniska innovationer och implementeringsvägar

De grundläggande tekniska genombrotten för att uppnå dynamisk svar på millisekundnivå ligger huvudsakligen i tre aspekter: för det första förkortar en förbättrad detektionsalgoritm baserad på omedelbar reaktiv effektteori detektionstiden till 1/4 av effektfrekvenscykeln genom ap-koordinatsystemtransformation; För det andra antas en multikärnig DSP-parallellbehandlingsarkitektur för att komprimera kontrollcykeln till 50 mikrosekundersnivå; Viktigast av allt är att tillämpningen av breda bandgap -halvledarenheter förbättrar den dynamiska svarshastigheten för kraftmodulen med en storleksordning.

En inhemsk SVG-anordning testades i en 12-tums skivfabrik. Resultaten visade att jämfört med enheten med den traditionella IGBT -modulen (responstid på 15ms) hade den uppgraderade versionen med SIC -modul (svarstid på 1,8 ms) en månatlig genomsnittlig avkastning på 92,7% för produktionslinjen med den förstnämnda, medan den nådde 96,3% med den senare. Speciellt i den djupa ultravioletta litografi (DUV) -processen var avkastningsskillnaden mer betydande, vilket fullständigt verifierade den avgörande effekten av svarshastigheten på processnoggrannheten.

Nyckelpunkter för systemintegration och teknisk praxis

I den praktiska tillämpningen av halvledarfabriker måste den dynamiska reaktiva kraftkompensationsanordningen integreras djupt med hela anläggningssystemet. Med tanke på den speciella kraftförsörjningsarkitekturen för skivfabriker antar SVG vanligtvis ett distribuerat layoutschema. Kompensationspunkter är inställda på 10kV-samlingssidan av varje transformatorstation och på 400V matarsidan av viktig processutrustning, och bildar ett skyddssystem på flera nivåer.

I andrafasutvidgningsprojektet för en internationellt ledande minneschipfabrik antogs ett innovativt tillvägagångssätt där SVG (signalspänningsgenerator) integrerades med kontrollsystemet för processutrustningen för datautbyte. Genom att erhålla trender i realtidsbelastning för litografimaskiner och etsningsmaskiner kan det reaktiva kraftkompensationssystemet uppnå prediktiv reglering, med svarets ledtid som kontrolleras före processkänsliga fönstret. Denna intelligenta samarbetsmodell har ökat den totala avkastningen för 28-nanometerprodukterna från denna fabrik med 2,8 procentenheter och har genererat en ytterligare ekonomisk fördel på över 30 miljoner amerikanska dollar årligen.

Framtida teknologiska utvecklingstrender

När halvledartillverkningen fortskrider till 3-nanometer och under tekniknoder kommer kraven för elektrisk kraftkvalitet att bli ännu strängare. Den nästa generations dynamiska reaktiva kraftkompensationstekniken utvecklas i tre riktningar: för det första finns det ett genombrott i gränsen för svarshastighet, med experimentella anordningar baserade på galliumnitrid (GAN) -enheter som uppnår sub-millisekund svar; För det andra bedrivs den djupa tillämpningen av digital tvillingteknologi genom att simulera fabrikens strömförsörjningsnätverk i ett virtuellt utrymme för att uppnå en tidig optimering av kompensationsstrategier; Slutligen implementeras introduktionen av AI -prediktionsalgoritmer genom att analysera massiva processdata för att förutsäga de förändrade mönstren för reaktiva kraftkrav för varje produktionsutrustning.

Det finns ett tydligt kvantitativt samband mellan svarshastigheten för den dynamiska reaktiva kraftkompensationsanordningen och avkastningshastigheten för halvledarproduktion. Millisekund-svarsförmågan undertrycker inte bara de direkta förlusterna som orsakas av spänningsfluktuationer, utan förbättrar också den totala prestationskonsistensen för chips genom att bibehålla stabiliteten för processparametrar. Som ett innovativt område vid skärningspunkten mellan kraftelektronikteknik och halvledartillverkning kommer den kontinuerliga framstegen med dynamisk reaktiv kraftkompensationsteknik att ge viktigt infrastrukturstöd för fortsättningen av Moores lag. Geyue Electric, som expert på reaktiv kraftkompensation, föreslår vårt företag att skivfabriker integrerar kraftkvalitetshanteringssystemet i den övergripande designen under planeringsstadiet och väljer SVG-utrustning med en responstid på mindre än 5 millisekunder för att bygga ett solid kraftgarantisystem för avancerad chiptillverkning. Om din skivfabrik aktivt söker en snabb svar-dynamisk reaktiv strömkompensationslösning, vänligen kontakta oss:info@gyele.com.cn.