Maximizar la Rentabilidad en la Construcción de Fabs de Semiconductores: El Papel Crítico de los Sistemas de Fluidos Avanzados

Por Qué los Sistemas de Fluidos de Alto Rendimiento Importan en la Construcción de Nuevas Fabs de Semiconductores

Masroor Malik, Gerente de Mercado, Semiconductores

Al construir una nueva instalación de fabricación de semiconductores (o "fab"), hay muchas consideraciones, incluyendo la velocidad de llegada al mercado, la estandarización de materiales e instalación, y el costo. Muchas estimaciones sitúan el costo de construir una nueva fab por encima de 1.000 millones de dólares. Valores de 3.000 a 4.000 millones no son infrecuentes, y algunas de las fabs más grandes pueden superar los 10.000 millones.

Las salas limpias y el costoso equipo de fabricación de microchips constituyen la mayor parte de estos gastos, pero el costo total de propiedad puede verse altamente influenciado por otros sistemas y equipos en toda la instalación.

Los sistemas de gestión de fluidos, que funcionan esencialmente como el sistema circulatorio de la fab al transportar líquidos y gases donde se necesitan en toda la instalación, son un ejemplo de ello. Al abordar la construcción de una nueva fab de semiconductores, existe una oportunidad significativa de contribuir a la rentabilidad a corto y largo plazo de la fab al especificar componentes y ensamblajes de sistemas de fluidos de alta calidad, y al trabajar estrechamente con proveedores de sistemas de fluidos durante la etapa de ingeniería y diseño frontal (FEED) del desarrollo.

Aquí hay cinco formas en que un enfoque cuidadoso para diseñar e instalar sistemas de fluidos puede contribuir a una fab más rentable:

#1. Instalación Más Rápida y Estanca

La construcción de una nueva fab suele indicar nueva tecnología de producción y/o expansión de capacidad, lo que hace que la velocidad de llegada al mercado sea un objetivo principal para mantenerse por delante de la competencia. Se espera que la fabricación y producción de semiconductores comience lo antes posible, en algunos casos posiblemente antes de que toda la instalación esté terminada.

En pocas palabras, no hay tiempo que perder. Pero diseñar y construir sistemas de fluidos complejos y enrutarlos por toda la fab puede ser un proceso que consume mucho tiempo, involucrando una cantidad significativa de mano de obra y experiencia para doblar adecuadamente la tubería correspondiente, instalar componentes críticos y garantizar la integridad total del sistema. Este proceso puede ser especialmente difícil si los contratistas e instaladores no tienen el conocimiento o la capacitación adecuada para ensamblar sistemas altamente fiables y estancos.

Los ensamblajes de sistemas de fluidos personalizados y prefabricados pueden ayudar a eliminar problemas de instalación durante la construcción y eliminar una cantidad significativa de mano de obra involucrada en el ensamblaje de subsistemas complejos. Busque un proveedor que trabaje para comprender sus necesidades y que pueda proporcionar un ensamblaje completo, fácil de instalar, fabricado con componentes de alta calidad. El tiempo ahorrado puede ayudar a que su fab se vuelva totalmente operativa mucho más rápido, permitiendo que la producción de semiconductores a gran escala comience.

#2. Planificación y Diseño Más Eficientes

Los sistemas de fluidos de una fab están compuestos por una variedad de componentes, incluyendo racores para tubos, válvulas, reguladores, mangueras y tuberías. Una planificación adecuada del sistema, un diseño eficiente, un enrutamiento de tuberías efectivo y otras mejores prácticas de instalación pueden ayudar a contribuir a un sistema que esté en funcionamiento más rápido y que pueda desempeñarse de manera fiable durante la vida útil de la instalación.

Por ejemplo, un subsistema que requiere una serie compleja de cambios direccionales de tubería puede suponer un reto para los diseñadores o instaladores internos. Trabajar con un proveedor que proporcione un subensamblaje completo puede ser nuevamente un activo valioso, ya que los dobleces de tubo se habrán realizado fuera de sitio. El subsistema completo estará listo para instalar y será estanco a la entrega.

En otro orden, un sistema de fluidos diseñado eficientemente puede incorporar numerosos dobleces de tubo donde de otro modo se habrían usado racores adicionales. Reducir puntos de conexión innecesarios puede ayudar a ahorrar dinero al constructor de la fab en piezas adicionales, y también eliminando puntos de fuga potenciales. Los fabricantes pueden reducir los costos a corto plazo durante la construcción, así como el costo total de propiedad durante la vida de la instalación, al especificar componentes de sistemas de fluidos de mayor calidad y confiar en expertos en diseño y servicio de sistemas de fluidos para apoyo donde sea necesario.

#3. Reducción de Costos Totales del Ciclo de Vida

Una vez que la fab está en producción, la eficiencia operativa y el rendimiento maximizado son prioridades. Cualquier tiempo de inactividad resultante de un fallo en el sistema de fluidos puede significar una pérdida financiera significativa por cada hora que la producción deba detenerse. Obtener componentes y ensamblajes de alta calidad al inicio del proceso puede ayudar a eliminar los requisitos de mantenimiento, reparación y operaciones (MRO) durante la vida de la instalación.

Por ejemplo, las fabs usan enfriadores potentes para mantener la estabilidad óptima de temperatura en los procesos de fabricación. Sin embargo, si una manguera de transporte de refrigerante no está equipada con el aislamiento adecuado, las temperaturas en la cámara de la herramienta pueden fluctuar, presentando un desafío para la máxima producción. Seleccionar el tipo correcto de aislamiento en mangueras desde el principio puede ayudar a reducir la probabilidad de cualquier problema, incluyendo la condensación, que es común en un entorno de fab.

Elegir componentes de alta calidad y sistemas bien diseñados al inicio de la construcción permitirá actividades de MRO más fáciles y menos consumidoras de tiempo. Además, se requerirán menos reemplazos de componentes y aplicaciones con el tiempo. Los ahorros y la reducción del tiempo de inactividad logrados pueden ayudar a que la instalación se mantenga más productiva y rentable a largo plazo.

#4. Calidad Global Estandarizada

Los propietarios de fabs a menudo deben considerar cómo replicar mejor los estándares y procesos en múltiples ubicaciones globales para garantizar la máxima viabilidad de producción y mantener los requisitos de calidad.

Los componentes y aplicaciones de sistemas de fluidos estandarizados en todas las instalaciones pueden ser beneficiosos. Los sistemas consistentes contribuirán a un mantenimiento más fácil, mejor continuidad de técnicas de instalación y seguridad general de las operaciones de producción. Encontrar proveedores con servicios de construcción globales, incluyendo capacidades de cadena de suministro mundial y soporte local, puede ayudar a los constructores de fabs a reducir los costos generales de adquisición y gasto. Trabajar con estas organizaciones en todas las instalaciones puede generar eficiencias y opciones de diseño que produzcan mejoras significativas de rentabilidad en todo el mundo.

#5. Aumento de la Productividad y el Rendimiento de Chips Viables

Una vez que una fab está puesta en marcha y operativa, los sistemas de fluidos de alta calidad que eliminan la necesidad de mantenimiento continuo y tiempo de inactividad pueden contribuir a niveles más altos de productividad y rendimiento de chips viables al proporcionar millones de ciclos de producción limpios, ininterrumpidos y de ultra alta pureza. La fiabilidad de la producción puede ayudar a un productor a ganar o mantener su ventaja en esta industria altamente competitiva.

Al poner en marcha una nueva fab, minimizar los costos de componentes iniciales mientras se cumplen plazos de construcción ambiciosos se encuentran entre los objetivos más importantes para un constructor. Pero como hemos visto, obtener piezas, componentes y subensamblajes de mayor calidad para sistemas de fluidos críticos en toda la fab puede contribuir a numerosos beneficios y un costo total de propiedad general más bajo durante la vida útil de la instalación.

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