Maximizando a Rentabilidade na Construção de Fabs de Semicondutores: O Papel Crítico de Sistemas de Fluidos Avançados

Por Que Sistemas de Fluidos de Alto Desempenho Importam na Construção de Novas Fabs de Semicondutores

Masroor Malik, Gerente de Mercado, Semicondutores

Ao construir uma nova instalação de fabricação de semicondutores (ou "fab"), há muitas considerações, incluindo velocidade de entrada no mercado, padronização de materiais e instalação, e custo. Muitas estimativas colocam o custo de construção de uma nova fab acima de US$ 1 bilhão. Valores entre US$ 3–4 bilhões não são incomuns, e algumas das maiores fabs podem ultrapassar US$ 10 bilhões.

Salas limpas e os equipamentos caros de fabricação de microchips constituem a maior parte dessas despesas, mas o custo total de propriedade pode ser altamente influenciado por outros sistemas e equipamentos em toda a instalação.

Sistemas de gerenciamento de fluidos, que funcionam essencialmente como o sistema circulatório da fab ao transportar líquidos e gases onde necessário em toda a instalação, são um exemplo. Ao abordar a construção de novas fabs de semicondutores, há oportunidade significativa de contribuir para a rentabilidade de curto e longo prazo da fab ao especificar componentes e conjuntos de sistemas de fluidos de alta qualidade, e ao trabalhar em estreita colaboração com fornecedores de sistemas de fluidos durante a fase de engenharia e design de front-end (FEED) do desenvolvimento.

Aqui estão cinco maneiras pelas quais uma abordagem cuidadosa no projeto e instalação de sistemas de fluidos pode contribuir para uma fab mais rentável:

#1. Instalação Mais Rápida e Livre de Vazamentos

A construção de novas fabs é tipicamente indicativa de nova tecnologia de produção e/ou expansão de capacidade, tornando a velocidade de entrada no mercado um objetivo primário para se manter à frente da concorrência. A fabricação e produção de semicondutores deve começar o mais rápido possível — em alguns casos, possivelmente antes que toda a instalação esteja concluída.

Simplificando, não há tempo a perder. Mas projetar e construir sistemas de fluidos complexos e roteá-los por toda a fab pode ser um processo demorado, envolvendo uma quantidade significativa de mão de obra e expertise para dobrar adequadamente a tubulação apropriada, instalar componentes críticos e garantir a integridade total do sistema. Este processo pode ser especialmente difícil se contratados e instaladores não tiverem o conhecimento ou treinamento adequado para montar sistemas altamente confiáveis e livres de vazamentos.

Conjuntos de sistemas de fluidos personalizados e pré-fabricados podem ajudar a eliminar problemas de instalação durante a construção e remover uma quantidade significativa de mão de obra envolvida na montagem de subsistemas complexos. Procure um fornecedor que trabalhe para entender suas necessidades e que possa fornecer um conjunto completo, fácil de instalar, feito com componentes de alta qualidade. O tempo economizado pode ajudar sua fab a se tornar totalmente operacional muito mais rápido, permitindo que a produção de semicondutores em larga escala comece.

#2. Planejamento e Projeto Mais Eficientes

Os sistemas de fluidos de fabs são compostos por uma variedade de componentes, incluindo conexões de tubo, válvulas, reguladores, mangueiras e tubos. Planejamento adequado do sistema, projeto eficiente, roteamento eficaz de tubos e outras práticas recomendadas de instalação podem ajudar a contribuir para um sistema que entre em operação mais rápido e que possa realizar de forma confiável pela vida útil da instalação.

Por exemplo, um subsistema que requer uma série complexa de mudanças direcionais de tubulação pode representar um desafio para designers ou instaladores internos. Trabalhar com um fornecedor que fornece um subconjunto completo pode ser novamente um ativo valioso, pois as dobras de tubo terão sido realizadas fora do local. O subsistema completo estará pronto para instalar e livre de vazamentos na entrega.

Em outro lugar, um sistema de fluidos projetado eficientemente pode incorporar numerosas dobras de tubo onde conexões adicionais poderiam ter sido usadas. Reduzir pontos de conexão desnecessários pode ajudar o construtor da fab a economizar dinheiro em peças extras, e também eliminando pontos potenciais de vazamento. Fabricantes podem reduzir custos de curto prazo durante a construção, bem como o custo total de propriedade ao longo da vida da instalação, ao especificar componentes de sistemas de fluidos de maior qualidade e confiar em especialistas em projeto e serviço de sistemas de fluidos para suporte quando necessário.

#3. Custos Totais de Ciclo de Vida Reduzidos

Uma vez que a fab está em produção, eficiência operacional e maximização do rendimento são prioridades. Qualquer tempo de inatividade resultante de falha do sistema de fluidos pode significar perda financeira significativa para cada hora em que a produção deve ser paralisada. Obter componentes e conjuntos de alta qualidade no início do processo pode ajudar a eliminar requisitos de manutenção, reparo e operações (MRO) ao longo da vida da instalação.

Por exemplo, fabs usam chillers poderosos para manter estabilidade de temperatura ideal em processos de fabricação. No entanto, se uma mangueira de transporte de fluido refrigerante não for equipada com o isolamento adequado, as temperaturas na câmara da ferramenta podem flutuar, apresentando um desafio para a produção máxima. Selecionar o tipo certo de isolamento em mangueiras desde o início pode ajudar a reduzir a probabilidade de quaisquer problemas, incluindo condensação, que é comum em um ambiente de fab.

Escolher componentes de alta qualidade e sistemas bem projetados no início da construção permitirá atividades de MRO mais fáceis e menos demoradas. Além disso, menos substituições de componentes e aplicações necessárias serão requeridas ao longo do tempo. A economia e o tempo de inatividade reduzido alcançados podem ajudar a instalação a permanecer mais produtiva — e mais rentável — a longo prazo.

#4. Qualidade Global Padronizada

Proprietários de fabs muitas vezes devem considerar como replicar melhor padrões e processos em múltiplas localizações globais para garantir máxima viabilidade de produção e manter requisitos de qualidade.

Componentes e aplicações de sistemas de fluidos padronizados em todas as instalações podem ser benéficos. Sistemas consistentes contribuirão para manutenção mais fácil, melhor continuidade de técnicas de instalação e segurança geral das operações de produção. Encontrar fornecedores com serviços de construção globais, incluindo capacidades de cadeia de suprimentos mundial e suporte local pode ajudar construtores de fabs a reduzir custos gerais de aquisição e gastos. Trabalhar com essas organizações em todas as instalações pode levar a eficiências e escolhas de projeto que geram melhorias significativas de rentabilidade mundial.

#5. Aumento de Produtividade e Rendimento de Throughput

Uma vez que uma fab é comissionada e operacional, sistemas de fluidos de alta qualidade que eliminam a necessidade de manutenção contínua e tempo de inatividade podem contribuir para níveis mais altos de produtividade e rendimento de chips viáveis ao fornecer milhões de ciclos de produção limpos, ininterruptos e de ultra-alta pureza. Confiabilidade de produção pode ajudar um produtor a ganhar ou manter sua vantagem nesta indústria altamente competitiva.

Ao comissionar uma nova fab, minimizar custos de componentes antecipados enquanto se mantém cronogramas de construção ambiciosos estão entre os objetivos mais importantes para um construtor. Mas como vimos, obter peças, componentes e subconjuntos de maior qualidade para sistemas de fluidos críticos em toda a fab pode contribuir para inúmeros benefícios e custo total de propriedade mais baixo para a vida útil da instalação.

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