Tänapäeval, pooljuhtide tööstuse kiire arenguga, mõjutab IC-testimine kui kiipide jõudluse tagamise oluline lüli, selle täpsus ja stabiilsus otseselt kiipide saagikust ja tööstuse konkurentsivõimet. Kuna kiipide tootmisprotsess liigub jätkuvalt 3nm, 2nm ja veelgi keerukamate sõlmede poole, muutuvad IC-testimisseadmete põhikomponentidele esitatavad nõuded üha rangemaks. Graniitalused oma ainulaadsete materjaliomaduste ja jõudluse eelistega on muutunud IC-testimisseadmete asendamatuks "kuldseks partneriks". Milline tehniline loogika selle taga peitub?
I. Traditsiooniliste baaside "toimetulematus"
IC-testimise käigus peavad seadmed täpselt tuvastama kiibi tihvtide elektrilist jõudlust, signaali terviklikkust jne nanoskaalas. Traditsioonilised metallalused (näiteks malm ja teras) on aga praktilistes rakendustes toonud esile palju probleeme.
Ühelt poolt on metalliliste materjalide soojuspaisumistegur suhteliselt kõrge, tavaliselt üle 10 × 10⁻⁶/℃. IC-testimisseadmete töötamise ajal tekkiv soojus või isegi väikesed ümbritseva õhu temperatuuri muutused võivad põhjustada metallaluse märkimisväärset soojuspaisumist ja kokkutõmbumist. Näiteks 1 meetri pikkune malmist alus võib temperatuuri muutudes 10 ℃ võrra paisuda ja kokku tõmbuda kuni 100 μm. Sellised mõõtmete muutused on piisavad, et testsond kiibi tihvtidega valesti joonduda, mille tulemuseks on halb kontakt ja seejärel testandmete moonutamine.
Teisest küljest on metallaluse summutusvõime halb, mistõttu on seadmete töötamisel tekkiva vibratsioonienergia kiiret tarbimist keeruline. Kõrgsagedussignaali testimise stsenaariumis tekitab pidev mikroostsillatsioon suure hulga müra, mis suurendab signaali terviklikkuse testimise viga enam kui 30%. Lisaks on metallmaterjalidel kõrge magnetiline vastuvõtlikkus ja need on altid testimisseadmete elektromagnetiliste signaalidega sidestuma, mille tulemuseks on pöörisvoolukaod ja hüstereesiefektid, mis segavad täpsete mõõtmiste täpsust.
II. Graniitaluste "kõva tugevus"
Ülim termiline stabiilsus, mis loob aluse täpseks mõõtmiseks
Graniit moodustub mineraalkristallide, näiteks kvartsi ja päevakivi, tihedast kombinatsioonist ioonsete ja kovalentsete sidemete kaudu. Selle soojuspaisumistegur on äärmiselt madal, vaid 0,6–5 × 10⁻⁶/℃, mis on ligikaudu 1/2–1/20 metalliliste materjalide omast. Isegi 10 ℃ temperatuuri muutumisel on 1 meetri pikkuse graniidist aluse paisumine ja kokkutõmbumine alla 50 nm, saavutades peaaegu „nulldeformatsiooni“. Samal ajal on graniidi soojusjuhtivus vaid 2–3 W/(m·K), mis on vähem kui 1/20 metallide omast. See aitab tõhusalt vältida seadmete soojusjuhtivust, hoida aluse pinnatemperatuuri ühtlasena ning tagada, et testsond ja kiip säilitavad alati konstantse suhtelise asendi.
2. Ülimalt tugev vibratsioonisummutus loob stabiilse testimiskeskkonna
Graniidi ainulaadsed kristallidefektid ja terade piiri libisev struktuur annavad sellele tugeva energia hajumise võime, mille summutussuhe on kuni 0,3–0,5, mis on enam kui kuus korda suurem kui metallalusel. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et 100 Hz vibratsiooni ergastuse korral on graniidist aluse vibratsiooni sumbumisaeg vaid 0,1 sekundit, samas kui malmist alusel on see 0,8 sekundit. See tähendab, et graniidist alus suudab koheselt summutada seadmete käivitamise ja seiskamise, väliste löökide jms põhjustatud vibratsioonid ning kontrollida katseplatvormi vibratsiooni amplituudi ±1 μm täpsusega, pakkudes nanoskaala sondide stabiilset positsioneerimist.
3. Looduslikud antimagnetilised omadused, mis kõrvaldavad elektromagnetilised häired
Graniit on diamagnetiline materjal, mille magnetiline vastuvõtlikkus on ligikaudu -10⁻⁵. Sisemised elektronid eksisteerivad paaridena keemiliste sidemete sees ja neid peaaegu kunagi ei polariseeri välised magnetväljad. Tugevas 10mT magnetvälja keskkonnas on graniidi pinnal indutseeritud magnetvälja intensiivsus alla 0,001mT, samas kui malmi pinnal on see koguni üle 8mT. See loomulik antimagnetiline omadus võib luua IC-testimisseadmetele puhta mõõtekeskkonna, kaitstes neid väliste elektromagnetiliste häirete, näiteks töökoja mootorite ja raadiosagedussignaalide eest. See sobib eriti hästi testimisstsenaariumide jaoks, mis on äärmiselt tundlikud elektromagnetilise müra suhtes, näiteks kvantkiibid ja ülitäpsed ADC-d/DAC-id.
Kolmandaks, praktiline rakendamine on andnud märkimisväärseid tulemusi.
Arvukate pooljuhtide ettevõtete praktika on täielikult tõestanud graniidist aluste väärtust. Pärast seda, kui ülemaailmselt tuntud pooljuhtide testimisseadmete tootja võttis oma tipptasemel 5G kiipide testimisplatvormil kasutusele graniidist aluse, saavutati hämmastavaid tulemusi: sondikaardi positsioneerimistäpsus suurenes ±5 μm-lt ±1 μm-ni, testiandmete standardhälve vähenes 70% ja üksiku testi valehinnangu määr langes märkimisväärselt 0,5%-lt 0,03%-le. Samal ajal on vibratsiooni summutamise efekt märkimisväärne. Seade saab testi alustada ilma vibratsiooni vaibumist ootamata, lühendades üksikut testitsüklit 20% ja suurendades aastast tootmisvõimsust enam kui 3 miljoni vahvli võrra. Lisaks on graniidist aluse eluiga üle 10 aasta ja see ei vaja sagedast hooldust. Võrreldes metallalustega on selle kogumaksumus vähenenud enam kui 50%.
Neljandaks, kohaneda tööstuslike suundumustega ja juhtida testimistehnoloogia täiustamist
Täiustatud pakenditehnoloogiate (näiteks Chiplet) arengu ja selliste uute valdkondade nagu kvantarvutuskiibid esiletõusuga kasvavad IC-testimise seadmete jõudlusnõuded jätkuvalt. Graniitalused on samuti pidevas uuenduslikkuses ja täiustamises. Pinnakatte töötlemise abil kulumiskindluse suurendamiseks või kombineerides seda piesoelektrilise keraamikaga aktiivse vibratsioonikompensatsiooni saavutamiseks ja muude tehnoloogiliste läbimurrete saavutamiseks liiguvad nad täpsema ja intelligentsema suuna poole. Tulevikus kaitseb graniitalus jätkuvalt pooljuhtide tööstuse tehnoloogilist innovatsiooni ja "Hiina kiipide" kvaliteetset arendust oma silmapaistva jõudlusega.
Graniitaluse valimine tähendab täpsema, stabiilsema ja tõhusama integraallülituste testimise lahenduse valimist. Olenemata sellest, kas tegemist on praeguse täiustatud protsessikiipide testimisega või tipptehnoloogiate uurimisega tulevikus, mängib graniitalus asendamatut ja olulist rolli.
Postituse aeg: 15. mai 2025