隨著數(shù)字技術(shù)更深入地融入現(xiàn)代世界的各個方面，對幾乎每種半導(dǎo)體芯片的需求都在持續(xù)增長。這種需求給晶圓廠帶來了提高產(chǎn)量的持續(xù)壓力，迫使制造商尋找新技術(shù)和解決方案來提高生產(chǎn)率，同時提高制造質(zhì)量。對于半導(dǎo)體行業(yè)來說，這可能是一個復(fù)雜且成本高昂的挑戰(zhàn)。當制造商擁有完善的、價值數(shù)十億美元的生產(chǎn)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)時，很難說服他們投資集成新的生產(chǎn)、自動化和數(shù)據(jù)分析工具。然而，有一些增量技術(shù)可用，例如創(chuàng)新的新型氣體輸送組件，提供了提高半導(dǎo)體效率和生產(chǎn)力的方法，

升級關(guān)鍵氣體輸送系統(tǒng)組件以提高產(chǎn)量

更新或修改已建立的芯片制造工藝的任何部分都是具有挑戰(zhàn)性的。首先，就工程和設(shè)備成本而言，它可能非常昂貴。新的系統(tǒng)集成也可能很麻煩，并對更大的運營造成代價高昂的干擾。這些挑戰(zhàn)通常導(dǎo)致制造商及其供應(yīng)商在流程中檢查較小的系統(tǒng)和組件，以嘗試找出提高產(chǎn)量的機會，而備受關(guān)注的一個系統(tǒng)和組件是氣體輸送系統(tǒng)和壓力調(diào)節(jié)器。

由于半導(dǎo)體制造涉及如此多的氣體輸送系統(tǒng)，控制氣流的壓力調(diào)節(jié)器已成為提高產(chǎn)量的關(guān)鍵組成部分。更新的壓力調(diào)節(jié)器設(shè)計提供更精確的壓力和流量控制以及改進的循環(huán)時間，有助于制造商更嚴格地控制氣體輸送，這與更高的產(chǎn)品質(zhì)量和更高的產(chǎn)量直接相關(guān)。從更大的角度來看，這些元件級的改進還可以幫助減少材料浪費和設(shè)備磨損，所有這些都有助于緩解制造商正在努力解決的半導(dǎo)體短缺問題。

氣柜設(shè)計中高純度部件的臨界值

要了解高純度壓力調(diào)節(jié)器對半導(dǎo)體制造操作及其產(chǎn)量的積極影響，請在氣體輸送系統(tǒng)的更大范圍內(nèi)考慮典型的氣柜。氣體管線開始時是 100% 清潔且不含雜質(zhì)的，因此引入該過程的調(diào)節(jié)器也必須是 100% 清潔的。這意味著調(diào)節(jié)器供應(yīng)商必須在高純度調(diào)節(jié)器的制造過程中盡自己的一份力量，以確保安裝調(diào)節(jié)器后不會將雜質(zhì)引入過程中。例如，一些壓力控制調(diào)節(jié)器是專門為高純度應(yīng)用制造的，并在 ISO 4 潔凈室中組裝并真空袋包裝，以從制造到運輸和安裝到系統(tǒng)的整個過程中保持清潔度。

然而，清潔度只是壓力調(diào)節(jié)器對產(chǎn)量影響的一部分。同樣重要的是調(diào)節(jié)器提供精確流量控制的能力。當氣體供應(yīng)到達氣柜時，調(diào)節(jié)器負責(zé)控制分配到向潔凈室工具供給的閥組箱的氣體流量。一旦氣體到達潔凈室，流量精度對于提供高產(chǎn)品質(zhì)量、從而實現(xiàn)高產(chǎn)量絕對至關(guān)重要，壓力或流量的任何波動都會損害這種質(zhì)量。

認識到調(diào)節(jié)器的關(guān)鍵作用及其影響產(chǎn)量的潛力，艾默生等行業(yè)領(lǐng)先的供應(yīng)商將其工程專業(yè)知識集中在推進調(diào)節(jié)器技術(shù)上，以更精確地控制流量。因此，現(xiàn)在可以使用配備傳感器的新型壓力調(diào)節(jié)器，使制造商能夠自動捕獲、分析和響應(yīng)調(diào)節(jié)器數(shù)據(jù)，而無需操作員干預(yù)。此外，壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)部設(shè)計的進步，例如體積的減小和隔膜的修改，通過減少轉(zhuǎn)換期間凈化調(diào)節(jié)器所需的時間來改善循環(huán)時間。

數(shù)字壓力調(diào)節(jié)器提升精度和控制能力

繼續(xù)以氣柜為例，氣體輸送領(lǐng)域的常見情況是工作人員通過讀取柜內(nèi)的壓力表并手動記錄讀數(shù)來檢查壓力。這種傳統(tǒng)方法在制造過程中至少引入了三個出錯機會。首先，記錄壓力數(shù)據(jù)時可能會出現(xiàn)人為錯誤。其次，操作員記錄數(shù)據(jù)和響應(yīng)數(shù)據(jù)采取行動之間存在固有的延遲。最后，它要求操作員靠近氣柜讀取壓力表，并且在某些情況下操作員必須打開氣柜進行壓力調(diào)節(jié)。每個步驟都會給流程增加不必要的風(fēng)險，這可以通過集成現(xiàn)代壓力調(diào)節(jié)器技術(shù)來解決。

例如，當手動捕獲數(shù)據(jù)時，壓力隨時間的微小變化可能會被忽視，而微小的波動通常不會被識別和糾正，直到它們對芯片質(zhì)量產(chǎn)生負面影響并降低產(chǎn)量。相比之下，數(shù)字化壓力調(diào)節(jié)器可以響應(yīng)微小的壓力偏差并自動進行修正，無需操作員干預(yù)。這消除了與傳統(tǒng)故障排除和手動控制相關(guān)的時間延遲，并防止不合規(guī)格的情況持續(xù)到影響質(zhì)量和產(chǎn)量的程度。以這種方式將自動化應(yīng)用于壓力調(diào)節(jié)器還可以減少或消除操作員與氣柜接觸的需要，從而最大限度地降低操作員的安全風(fēng)險。

壓力調(diào)節(jié)器等組件的增量數(shù)字化以及隨后的大型氣體輸送系統(tǒng)的數(shù)字化可以為未來的過程改進和安全性帶來各種新的機會。除了真正優(yōu)化產(chǎn)量之外，制造商還能夠立即識別并糾正加工問題的根本原因，通過使操作員遠離危險氣體和設(shè)備來使流程本質(zhì)上更安全，并通過更好的預(yù)防性維護來延長設(shè)備壽命。未來的半導(dǎo)體制造還將允許設(shè)施管理人員使用根據(jù)實時性能數(shù)據(jù)提供的預(yù)測維護工具來計劃停機時間。

壓力調(diào)節(jié)器機械特性的進步

雖然壓力調(diào)節(jié)器的數(shù)字化是高精度氣體輸送的重要組成部分（如氣柜示例所示），但調(diào)節(jié)器的機械特性還存在其他同樣重要的創(chuàng)新，這些創(chuàng)新也有助于控制污染。

例如，新的調(diào)節(jié)器設(shè)計包括無彈簧和無螺紋型號，具有較小的內(nèi)部容積和較少的介質(zhì)接觸點，以最大限度地減少顆粒積累和污染。調(diào)節(jié)器還可能采用束縛隔膜設(shè)計，在出口發(fā)生內(nèi)部泄漏時形成可靠的密封。新型金屬對金屬隔膜與閥體密封件改善了調(diào)節(jié)器閥體內(nèi)的泄漏完整性。這些更新的機械功能使壓力調(diào)節(jié)器能夠在多種類型的超高純氣體輸送系統(tǒng)中提供更安全、更可靠的性能和污染控制，包括散裝特種氣體系統(tǒng)、氣柜、閥歧管箱和其他工具連接和壓力控制系統(tǒng)。標準化的零件號還使分銷商和最終用戶更容易選擇。

選擇零部件供應(yīng)商的關(guān)鍵標準

對于需要更換氣體輸送系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的壓力調(diào)節(jié)器或希望將調(diào)節(jié)器更新為這些新設(shè)計的制造商來說，與擁有半導(dǎo)體制造專業(yè)知識和經(jīng)驗的知識豐富的供應(yīng)商合作對于成功至關(guān)重要。

首先，找到一家擁有ISO等級潔凈室的供應(yīng)商，以確保您購買的調(diào)節(jié)器是在超潔凈環(huán)境中采用超潔凈制造工藝制造的。此外，請確保您的供應(yīng)商可以隨時供應(yīng)符合行業(yè)標準并在性能和可靠性方面享有盛譽的產(chǎn)品。這將加快維修和更換零件的速度，這對于避免長時間停機至關(guān)重要。

其次，來自供應(yīng)商的本地支持被證明是非常寶貴的，因為它使供應(yīng)商能夠熟悉制造操作，并且使制造商能夠熟悉供應(yīng)商的產(chǎn)品系列。制造商與供應(yīng)商關(guān)系的這一方面對雙方都有利，使他們能夠和諧工作，快速解決短期問題，并專注于長期流程改進目標。讓供應(yīng)商參與制造挑戰(zhàn)和目標還可以帶來控制技術(shù)的進步，這對制造商以及整個行業(yè)都有好處。

最后，對供應(yīng)鏈中斷和原材料短缺的關(guān)注也應(yīng)該在選擇供應(yīng)商時發(fā)揮作用。那些了解原材料資源和供應(yīng)動態(tài)并主動為中斷做好準備和計劃的人可以提供更高水平的供應(yīng)安全。 

每個組件都很重要

壓力調(diào)節(jié)器的創(chuàng)新只是眾多組件如何實現(xiàn)現(xiàn)代化以滿足當今制造商數(shù)字化需求的一個例子。通過將整個制造過程完全數(shù)字化，壓力調(diào)節(jié)器等組件變得“更智能”、更精確、反應(yīng)更靈敏，制造商顯著提高了實時監(jiān)控和控制過程的能力。他們可以在問題減慢生產(chǎn)或影響質(zhì)量之前更快地做出響應(yīng)——這是半導(dǎo)體制造商維持產(chǎn)量并滿足前所未有的需求的關(guān)鍵需求。

隨著各行業(yè)繼續(xù)投資于數(shù)字化轉(zhuǎn)型，經(jīng)過改進的數(shù)字壓力調(diào)節(jié)器的微小變化可以帶來巨大的改進，從而創(chuàng)造推動制造業(yè)向前發(fā)展的動力。這種方法是一種更易于管理的方式，可以從新的組件級技術(shù)提供的質(zhì)量、安全性和產(chǎn)量方面獲益。