CO?制冷機(jī)如何在半導(dǎo)體領(lǐng)域應(yīng)用

　　CO?制冷機(jī)（以二氧化碳為制冷劑的跨臨界或亞臨界制冷系統(tǒng)）在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在高能效、安全與溫控穩(wěn)定性等多方面優(yōu)勢，契合半導(dǎo)體制造對綠色生產(chǎn)、精密溫控和高可靠性的嚴(yán)苛要求。

　　一、替代傳統(tǒng)氟化氣體

　　多地已限制高GWP制冷劑在工業(yè)設(shè)備中的使用，推動CO?制冷技術(shù)加速落地。

　　二、用于半導(dǎo)體制造中的溫控系統(tǒng)

　　雖然CO?制冷機(jī)本身通常不直接用于晶圓工藝腔體內(nèi)部冷卻（如光刻機(jī)鏡頭冷卻），但廣泛集成于輔助溫控基礎(chǔ)設(shè)施中，例如：

　　1. 工業(yè)冷水機(jī)組（Chiller）

　　CO?跨臨界制冷冷水機(jī)用于為：

　　刻蝕機(jī)、薄膜沉積設(shè)備（CVD/PVD）、離子注入機(jī)等提供恒溫冷卻水；

　　晶圓檢測/測試平臺維持±0.1℃甚至±0.05℃的溫度穩(wěn)定性。

　　優(yōu)勢：運(yùn)行穩(wěn)定、無有毒制冷劑泄漏風(fēng)險(xiǎn)，適合潔凈室環(huán)境。

　　2. 高熱流密度設(shè)備散熱

　　在封裝（如Chiplet、3D IC）和功率器件測試中，設(shè)備功耗高、熱密度大。

　　CO?制冷系統(tǒng)可配合二次換熱回路（如去離子水或乙二醇溶液），實(shí)現(xiàn)有效熱量轉(zhuǎn)移，避免局部過熱。

　　3. 數(shù)據(jù)中心與服務(wù)器冷卻（支持半導(dǎo)體EDA與AI訓(xùn)練）

　　半導(dǎo)體設(shè)計(jì)依賴高性能計(jì)算集群，CO?制冷可用于液冷或間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，PUE可優(yōu)化。

　　三、與CO?純水清洗技術(shù)協(xié)同（注意區(qū)分）

　　需特別注意：CO?制冷機(jī) ≠ CO?純水清洗技術(shù)，二者雖都涉及CO?，但用途不同：

　　CO?制冷機(jī)：設(shè)備冷卻、環(huán)境溫控，利用CO?相變吸熱實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)

　　CO?純水（碳酸化DIW）：晶圓表面清洗，CO?溶于水形成弱酸性環(huán)境，降低表面張力、去除顆粒/氧化層

　　盡管如此，兩者可在同一工廠共存，共同服務(wù)于半導(dǎo)體制造。

　　四、技術(shù)挑戰(zhàn)與應(yīng)對

　　高壓運(yùn)行：CO?跨臨界循環(huán)工作壓力可達(dá)**以上，對管路、壓縮機(jī)、閥門材料提出更高要求。

　　解決方案：采用高強(qiáng)度不銹鋼部件、專用CO?壓縮機(jī)。

　　能效優(yōu)化：跨臨界CO?系統(tǒng)在高溫環(huán)境下COP可能下降。

　　解決方案：引入噴射器（Ejector）、并行壓縮、智能控制算法提升全年能效。

　　系統(tǒng)集成復(fù)雜度：需與現(xiàn)有水冷/風(fēng)冷基礎(chǔ)設(shè)施兼容。

　　趨勢：模塊化設(shè)計(jì)支持快速部署。

CO?制冷機(jī)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅滿足日益嚴(yán)格的要求，還能通過高可靠性、低維護(hù)成本和優(yōu)異的溫控性能，支撐7nm以下先進(jìn)制程的穩(wěn)定生產(chǎn)。 未來，隨著CO?壓縮機(jī)效率提升、系統(tǒng)智能化和成本下降，其在半導(dǎo)體溫控基礎(chǔ)設(shè)施中的滲透率將持續(xù)擴(kuò)大，成為智能制造的關(guān)鍵一環(huán)。