氟化液一般是指碳氟化合物，是將碳?xì)浠衔镏兴囊徊糠只蛉繗鋼Q為氟而得到的一類(lèi)有機(jī)化合物。因其具備優(yōu)異的電絕緣性，良好的熱導(dǎo)性，強(qiáng)化學(xué)惰性，無(wú)閃點(diǎn)，不可燃，流動(dòng)性好，使用安全性能佳等特點(diǎn)，氟化液被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體加工、數(shù)據(jù)中心冷卻、精密清洗、帶電消防、新能源鋰電池?zé)峥?、航空電子設(shè)備噴霧冷卻等領(lǐng)域。
前言：
氟化液因其性能優(yōu)異，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體加工、數(shù)據(jù)中心冷卻、精密清洗、帶電消防、新能源鋰電池?zé)峥?、航空電子設(shè)備噴霧冷卻等領(lǐng)域。其中半導(dǎo)體加工、精密清洗、數(shù)據(jù)中心冷卻三大領(lǐng)域市場(chǎng)空間較大，發(fā)展前景較好。
氟化液被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體各個(gè)加工環(huán)節(jié)，可作為清洗劑、脫水劑、光刻機(jī)控溫液以及芯片封裝工序的檢漏液等。
1.干法刻蝕
氟化液被用于干法刻蝕環(huán)節(jié)中的控溫液，維持晶圓溫度的穩(wěn)定。憑借其高絕緣性和穩(wěn)定性，能夠?qū)⒐に嚋囟瓤刂圃诳蛻?hù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍以?xún)?nèi)，幫助提升芯片制程中的整體良率，縮短芯片研發(fā)周期。
在干法刻蝕的過(guò)程中，氟化液冷卻液在循環(huán)中會(huì)逐漸泄漏，因此，為了運(yùn)行干式蝕刻設(shè)備，半導(dǎo)體工廠需要穩(wěn)定地采購(gòu)冷卻介質(zhì)，通常有三個(gè)月左右的庫(kù)存。
生產(chǎn)廠家（如3M、索爾維、新宙邦等）生產(chǎn)的氟化液產(chǎn)品經(jīng)中游主機(jī)臺(tái)廠商（如泛林、TEL、東京電子、中微、北方華創(chuàng)等）認(rèn)證，放置在主機(jī)臺(tái)搭配的附屬機(jī)臺(tái)（冷卻機(jī)）中使用，被下游終端客戶(hù)晶圓制造廠（如中芯國(guó)際、華虹、華力、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等）應(yīng)用。
2.濕法清洗
在濕法清洗中，氟化液可作為清洗劑，保證半導(dǎo)體器件性能以及良率。幾乎在芯片制造的每一道工序前后，都需要進(jìn)行清洗工藝，保證晶圓表面的潔凈度。清洗工藝是芯片制造過(guò)程中占比最高的工序，約占所有芯片制造工序的30%。
半導(dǎo)體濕法清洗工藝中最常用的清洗液就是去離子水和異丙醇（IPA）。相比于去離子水和異丙醇，氟化液具有低粘度、低表面張力、對(duì)碳氟聚合物溶解力強(qiáng)、易揮發(fā)、無(wú)殘留水痕、寬泛的工作安全性、不可燃高介電強(qiáng)度、良好的材料相容性等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的清洗劑。
3.晶圓脫水干燥
在晶圓脫水干燥環(huán)節(jié)，氟化液可作為脫水劑。半導(dǎo)體晶圓脫水干燥工藝?yán)民R蘭戈尼效應(yīng)使晶圓表面張力大的液體對(duì)其周?chē)砻鎻埩π〉囊后w的拉力加強(qiáng)，產(chǎn)生表面張力梯度，使液體從表面張力低向張力高的方向流動(dòng)。
圓晶干燥氣體常常會(huì)采用異丙醇( IPA）和氮?dú)?。在先進(jìn)制程中，“IPA+氮?dú)狻惫に嚧嬖谝欢ň窒扌?，脫水干燥后?huì)殘留在晶圓表面，影響氧化層薄膜的穩(wěn)定。而氟化液表面張力低，干燥后結(jié)構(gòu)保持良好，是一種更優(yōu)的干燥劑。
4.晶圓測(cè)試和封裝測(cè)試
氟化液可用于晶圓測(cè)試和封裝測(cè)試的冷卻液。傳統(tǒng)測(cè)試的冷卻介質(zhì)為水，工作溫度在20℃～ 90℃。隨著芯片性能的不斷提升，具備更強(qiáng)大算力的芯片不斷出現(xiàn)，如自動(dòng)駕駛芯片、5G 芯片等，這類(lèi)芯片的應(yīng)用場(chǎng)景也更苛刻，因此需要工作范圍更廣的冷卻液來(lái)模擬更苛刻的工作環(huán)境。氟化液的工作溫度范圍更為寬泛，可達(dá)到 40℃～ 125℃，并且蒸氣壓、密度和分子量更高，粘度低且介電強(qiáng)度高，是更合適的冷卻介質(zhì)。
AI的快速發(fā)展與我國(guó)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)帶動(dòng)數(shù)據(jù)中心算力需求大幅提升。溫控系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心的重要組成部分。IT設(shè)備在進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲(chǔ)和交換的過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，隨著芯片性能的提高，數(shù)據(jù)中心熱流顯著升高，高溫對(duì)電子元器件的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，甚至導(dǎo)致其受損失效。因此為了維持整個(gè)數(shù)據(jù)中心的平穩(wěn)運(yùn)行，需要通過(guò)溫控系統(tǒng)全天候運(yùn)行來(lái)嚴(yán)格控制溫度、濕度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
目前發(fā)展的冷卻技術(shù)主要有風(fēng)冷和液冷兩大類(lèi)，風(fēng)冷通過(guò)將冷空氣送至IT設(shè)備進(jìn)行換熱，適合機(jī)柜功率較小的數(shù)據(jù)中心，液冷則以液體作為介質(zhì)，通過(guò)冷卻液與發(fā)熱元件直接接觸進(jìn)行散熱。液冷技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，以其低PUE、滿(mǎn)足高密度部署、服務(wù)器運(yùn)行更加安全可靠、全年全地域適用等優(yōu)勢(shì)，被廣泛認(rèn)為是最有效的綠色高效制冷技術(shù)。伴隨節(jié)能降碳政策驅(qū)動(dòng)，液冷技術(shù)正逐漸取代風(fēng)冷模式，成為新型數(shù)據(jù)中心制冷解決方案的最佳選擇。
根據(jù)冷卻介質(zhì)與服務(wù)器接觸方式的不同，可分為間接冷卻和直接冷卻兩種方式。間接冷卻一般為冷板式液冷，根據(jù)冷卻介質(zhì)是否發(fā)生相變又可分為單相冷板式和兩相冷板式。直接冷卻包括浸沒(méi)式和噴淋式，其中浸沒(méi)式根據(jù)冷卻介質(zhì)是否發(fā)生相變又可分為單相浸沒(méi)式和相變浸沒(méi)式。
據(jù)Grand View Research預(yù)測(cè)，2022年全球浸沒(méi)式冷卻液市場(chǎng)規(guī)模1.97億美元，至2030年將達(dá)到10.07億美元，CAGR為22.6%。
國(guó)內(nèi)液冷分為4個(gè)主流方向，即：噴淋液冷、冷板液冷、單相浸沒(méi)液冷、相變浸沒(méi)液冷。冷板液冷大概占65%，單相液冷和相變液冷基本上占到35%左右。AI領(lǐng)域基本使用單相浸沒(méi)液冷，超算領(lǐng)域基本使用相變浸沒(méi)液冷。相對(duì)而言，冷板式液冷技術(shù)成熟度更高，產(chǎn)業(yè)鏈也最為成熟，更易于建設(shè)、維護(hù)；相變浸沒(méi)式液冷散熱效果最優(yōu)，隨著市場(chǎng)推廣規(guī)模的擴(kuò)大，其維護(hù)性和產(chǎn)業(yè)鏈也會(huì)逐步優(yōu)化、成熟。
由于浸沒(méi)式液冷是將帶電狀態(tài)下的IT設(shè)備組件浸沒(méi)在冷卻液中，因此其冷卻液必須具有導(dǎo)熱能力強(qiáng)但不導(dǎo)電的性質(zhì)，同時(shí)其本身在氣味、毒性、降解難易、可維護(hù)性等方面特性對(duì)環(huán)境和操作人員應(yīng)盡可能友好。
目前浸沒(méi)式冷卻液主要分為碳?xì)浼坝袡C(jī)硅化合物類(lèi)和碳氟化合物類(lèi)。碳?xì)浠衔锛坝袡C(jī)硅類(lèi)冷卻液一般統(tǒng)稱(chēng)為油類(lèi)冷卻液，分為天然礦物油、合成油、有機(jī)硅油3大類(lèi)，常溫下呈黏稠狀，比熱容和導(dǎo)熱率較高，具有沸點(diǎn)高不易揮發(fā)、不腐蝕金屬、環(huán)境友好、毒性低等共性且成本較低；但有閃點(diǎn)，使用中有可燃助燃風(fēng)險(xiǎn)。碳氟化合物類(lèi)冷卻液（即氟化液）整體傳熱能力更佳，同時(shí)無(wú)閃點(diǎn)不可燃、壽命長(zhǎng)、不易變質(zhì)、兼容性好、低粘度易維護(hù)、更安全可靠。
此外，氟化液可作為鋰電池、儲(chǔ)能電站、計(jì)算機(jī)房、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域相關(guān)的帶電設(shè)施的滅火劑，還可用于檔案館、博物館等珍貴物品的消防滅火，代表產(chǎn)品有1230全氟己酮滅火劑等。
含氟溶劑因其特有的性能適合用于特殊表面涂層或者表面覆膜等產(chǎn)品中。氟化液可作為溶劑或者稀釋劑，廣泛用在三防涂層、防指紋鍍膜液、干膜潤(rùn)滑膜以及其它含氟表面涂層(防護(hù))材料中。
在醫(yī)療場(chǎng)景中氟化液也被用作凍干機(jī)控溫劑和醫(yī)療設(shè)備清洗劑。
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