حالة Micron لأشباه الموصلات: كيف تبرّد المبادلات الحرارية اللوحية من Accessen مياه العمليات في شيآن
في المبنى B5 بمصنع Micron في شيآن، كل دقيقة توقف مكلفة. فمعدات تغليف الرقائق واختبارها تطلق كمية كبيرة من الحرارة، ويجب أن تبقى مياه تبريد العمليات (PCW) التي تزيل هذه الحرارة عند درجة حرارة ثابتة. وإذا انحرفت درجة حرارة هذه المياه انخفض المردود وقد يتوقف الإنتاج.
كان على المصنع أن ينقل الحرارة بكفاءة مع إبقاء مياه العمليات، المنقّاة أو فائقة النقاء، في دائرة مغلقة محكمة، وأن يجد معدات متينة واقتصادية في التشغيل في آن واحد.
مهمة تبريد صعبة
يُعد مصنع Micron في شيآن موقعًا رئيسيًا لتغليف منتجاتها من ذاكرة DRAM واختبارها. وفي يونيو 2023 أعلنت Micron أنها ستستثمر أكثر من 4.3 مليار يوان في المصنع خلال السنوات التالية، بما في ذلك مبنى جديد، وهذا التوسع يفرض متطلبات عالية على معدات المرافق في المصنع.
في تبريد مياه العمليات، تنقل المبادلات ذات الغلاف والأنابيب التقليدية الحرارة بكفاءة أقل، وتشغل مساحة أكبر، ويصعب تنظيفها. كما تفرض مصانع أشباه الموصلات متطلبات صارمة جدًا على جودة المياه: فأي تسرب مهما صغر أو أي تلوث لمياه العمليات غير مقبول.
مبادلات Accessen اللوحية في محطة مرافق المبنى B5
وردت Accessen مبادلات لوحية ذات حشيات من سلسلة AU إلى غرفة المرافق في المبنى B5، حيث تحافظ على خطوط الإنتاج عند درجة حرارة وضغط ثابتين. وكانت مناسبة لثلاثة أسباب:
- كفاءة الطاقة. حصلت سلسلة AU على شهادة منتج موفر للطاقة من الدرجة الأولى. والدرجة الأولى هي أيضًا أعلى الدرجات الثلاث في المعيار الوطني الصيني لكفاءة المبادلات الحرارية اللوحية، GB/T 47007-2026. وفي ظروف التشغيل نفسها تنقل حرارة أكثر مع هبوط ضغط أقل، مما يخفض تكاليف التشغيل طوال عمر المعدات.
- الموثوقية. تحمل المنتجات شهادات ASME وAHRI وCE وABS. وفي نظام مياه العمليات ينقل المبادل الحراري اللوحي الحرارة بين المياه المبردة القادمة من المبردات أو أبراج التبريد ومياه العمليات. ويبقى المائعان منفصلين، فتظل مياه العمليات نظيفة في دائرتها المغلقة بينما تُزال حرارة أدوات الإنتاج. وهذا يقلل حالات التوقف الناتجة عن تقلبات درجة الحرارة أو الضغط.
- مجال للتوسع. لا يزال مصنع شيآن يتوسع. والمبادل اللوحي ذو الحشيات مدمج، إذ لا يحتاج، بحسب Accessen، إلا إلى نحو ثلث المساحة التي يشغلها مبادل ذو غلاف وأنابيب، ويمكن زيادة مساحة انتقال الحرارة لاحقًا بإضافة ألواح بدلًا من استبدال الوحدة كلها.
كيف يعمل المبادل الحراري
المبادل الحراري اللوحي حزمة من ألواح معدنية رقيقة مكبوسة بنمط مموج. وتوجّه الحشيات مياه العمليات الدافئة والمياه المبردة الباردة إلى قنوات متناوبة بين الألواح، فيجريان في اتجاهين متعاكسين. وتولّد التموجات اضطرابًا قويًا حتى عند سرعات تدفق منخفضة، مما يكسر الطبقة الحدية للمائع. وتقدّر Accessen أن معامل انتقال الحرارة الناتج يبلغ ثلاثة إلى خمسة أضعاف معامل المبادل التقليدي ذي الغلاف والأنابيب.
وللحشيات وظيفتان: الحشية الخارجية تمنع تسرب المائع إلى الخارج، وخطوط الإحكام الداخلية توجّه كل مائع إلى قنواته الخاصة، فلا يختلط المائعان الساخن والبارد داخل الوحدة أبدًا. وهذا أمر أساسي عندما يحمل أحد الجانبين مياهًا فائقة النقاء بمواصفات صناعة أشباه الموصلات.
نطاق الاختيار
تقدم Accessen أكثر من 60 طرازًا تغطي معدلات تدفق ونوعيات مياه ودرجات حرارة مختلفة. وأهم حدود هذه المجموعة:
- معدل تدفق حتى 5,000 م³/ساعة
- ضغط تصميم حتى 25 بار
- حمل حراري حتى 80 ميغاواط
- فرق الحرارة الأدنى يصل إلى 0.5–1 °C فقط، ودرجة حرارة تشغيل حتى 200 °C
- مواد ألواح تشمل AISI 304 و316 و316L والتيتانيوم و254 SMO
خبرة مثبتة في مصانع أشباه الموصلات
في مصنع Micron بشيآن، تعمل الآن وحدات AU20M وAC65 وAU10L2 في نظام مياه العمليات. كما تخدم المبادلات اللوحية من Accessen شركات أخرى لتصنيع أشباه الموصلات والإلكترونيات، منها Samsung وChangXin Memory Technologies وSMIC وBOE. وللاطلاع على المجموعة الكاملة، راجع المبادلات اللوحية ذات الحشيات من سلاسل AU وAN وAS وAP وAC من Accessen.