Sub severis postulatis altae praecisionis et altae firmitatis in industria semiconductorum, quamquam granitum una ex materiis principalibus est, proprietates eius etiam quasdam limitationes afferunt. Haec sunt praecipua incommoda et impedimenta in applicationibus practicis:
Primo, materia est valde fragilis et difficilis ad tractandum.
Periculum fissurarum: Granitum essentialiter est lapis naturalis cum naturalibus micro-fissuris et finibus particularum mineralium intus, et est materia fragilis typica. In machinatione ultra-precisa (velut tritura nanoscali et tractatione superficierum curvarum complexarum), si vis inaequalis est vel parametri processus non apti, problemata ut fragmentatio et propagatio micro-fissurarum oriri solent, quae ad detritionem materiae laboris ducunt.
Efficacia processus humilis: Ad fracturam fragilem vitandam, processus speciales, ut tritura lenta cum rotis adamantis et politura magnetorheologica, requiruntur. Cyclus processus 30% ad 50% longior est quam cyclus materiarum metallicarum, et sumptus investitionis in apparatu alti sunt (exempli gratia, pretium centri machinationis quinque-axium cum nexibus decem miliones Yuan excedit).
Limitationes structurarum complexarum: Difficile est structuras leves cavatas per fusionem, cudendum, aliasque operationes producere. Plerumque in formis geometricis simplicibus, ut laminis et basibus, adhibetur, et eius applicatio limitata est in apparatu qui fulcra irregularia vel integrationem internam fistularum requirit.
Secundo, densitas magna onus grave in apparatum ducit.
Difficile ad tractandum et instituendum: Densitas graniti est circiter 2.6-3.0 g/cm³, et pondus eius est 1.5-2 maior quam pondus ferri fusi sub eodem volumine. Exempli gratia, pondus basis graniticae pro machina photolithographica ad 5 ad 10 tonnas pervenire potest, apparatum elevatorium dedicatum et fundamenta contra ictus resistentia requirens, quod sumptum constructionis officinae et dispositionis apparatuum auget.
Mora responsus dynamici: Magna inertia accelerationem partium mobilium apparatus limitat (velut robota translationis crustularum). In condicionibus ubi celeris initium et cessatio requiruntur (velut apparatus inspectionis celerrimi), rhythmum productionis afficere et efficientiam minuere potest.
Tertio, sumptus reparationis et iterationis altus est.
Vitia difficulter reparantur: Si detritio superficiei aut damnum collisionis in usu accidit, ad officinam per apparatum professionalem triturae ad reparationem reddi debent, quod in situ celeriter tractari non potest. Contra, partes metallicae statim per methodos ut sudura punctata et obductio laserica reparari possunt, quod tempus inoperabile brevius efficit.
Cyclus iterationis designandi longus est: Discrepantiae in venis graniti naturalis fluctuationes leves in proprietatibus materiae (velut coefficiente expansionis thermalis et ratione attenuationis) diversarum copiarum causare possunt. Si designatio instrumentorum mutatur, proprietates materiae denuo aptandae sunt, et cyclus verificationis investigationis et progressionis relative longus est.
IV. Copiae Limitatae et Difficultates Ambientales
Lapis naturalis non est renovabilis: Granitum altae qualitatis (velut "Jinan Green" et "Sesame Black" in semiconductoribus adhibitum) a venis specificis nititur, reservas limitatas habet et eius extractio a legibus tutelae ambitus restringitur. Cum expansione industriae semiconductorum, periculum instabilitatis copiae materiae rudis exsistere potest.
Quaestiones pollutionis ex processu: Dum secantur et triturantur, magna copia pulveris granitici (dioxidum silicii continens) producitur. Nisi recte tractatur, silicosis causare potest. Praeterea, aquae sordidae sedimentatione tractandae sunt antequam emittantur, quod augmentum impensarum in tutelam naturae facit.
Quinque. Insufficiens compatibilitas cum processibus emergentibus
Limitationes ambitus vacui: Nonnulli processus semiconductorum (velut obductio vacui et lithographia fasciculi electronici) statum vacui altum intra apparatum conservandum requirunt. Attamen, micropori in superficie graniti moleculas gasis adsorbere possunt, quae lente liberantur et stabilitatem gradus vacui afficiunt. Ergo, curatio densificationis superficialis addita (velut impregnatio resinae) necessaria est.
Quaestiones compatibilitatis electromagneticae: Granitum est materia insulans. In condicionibus ubi emissio electricitatis staticae vel munitio electromagnetica requiritur (velut in suggestis adsorptionis electrostaticae in laminis metallicis), tegumenta metallica vel pelliculae conductivae componi debent, quod complexitatem structurae et sumptum auget.
Strategia responsus industriae
Quamquam supra memoratae sunt vitia, industria semiconductorum partim vitia graniti per innovationem technologicam compensavit:
Designatio structurae compositae: Combinationem "basis graniticae + structurae metallicae" adhibet, ratione habita et rigiditatis et levitatis (exempli gratia, quidam fabricator machinarum photolithographicarum structuram favi ex mixtura aluminii in basi granitica inserit, pondus 40% minuens).
Materiae syntheticae artificiales alternativae: Composita matricis ceramicae (velut ceramica carburi silicii) et lapides artificiales resina epoxydica fundatos excogitare potes, ut stabilitatem thermalem et resistentiam vibrationi graniti simulent, dum flexibilitatem processus augeas.
Technologia processus intellegens: Algorithmis intellegentiae artificialis introductis ad iter processus optimizandum, simulatione tensionis ad pericula fracturarum praedicenda, et detectione interretiali coniuncta ad parametros in tempore reali adaptandos, proportio fragmentorum processus a 5% ad infra 1% redacta est.
Summarium
Incommoda graniti in industria semiconductorum essentialiter ex ludo inter proprietates naturales materiae et necessitates industriales oriuntur. Progressu technologiae et evolutione materiarum alternativarum, scenaria applicationis eius paulatim ad "elementa principalia insubstituibilia" (velut ductores hydrostatici pro machinis photolithographicis et suggesta mensurae ultra-praecisionis) contrahi possunt, dum paulatim locum cedunt materiis machinalibus flexibilioribus in elementis structuralibus non criticis. In futuro, quomodo aequilibratio inter efficaciam, sumptum et sustinabilitatem fiat, erit res quam industria pergere explorare.
Tempus publicationis: XXIV Maii, MMXXXV