Danas, s brzim razvojem poluvodičke industrije, testiranje integriranih krugova, kao ključna karika za osiguranje performansi čipova, njegova točnost i stabilnost izravno utječu na stopu prinosa čipova i konkurentnost industrije. Kako proces proizvodnje čipova nastavlja napredovati prema 3nm, 2nm i čak naprednijim čvorovima, zahtjevi za ključne komponente u opremi za testiranje integriranih krugova postaju sve stroži. Granitne baze, sa svojim jedinstvenim svojstvima materijala i prednostima u performansama, postale su neizostavan "zlatni partner" za opremu za testiranje integriranih krugova. Koja tehnička logika stoji iza toga?
I. "Nemogućnost suočavanja" s tradicionalnim osnovama
Tijekom procesa testiranja integriranog kruga, oprema mora precizno detektirati električne performanse pinova čipa, integritet signala itd. na nanoskali. Međutim, tradicionalne metalne baze (poput lijevanog željeza i čelika) otkrile su mnoge probleme u praktičnim primjenama.
S jedne strane, koeficijent toplinskog širenja metalnih materijala je relativno visok, obično iznad 10×10⁻⁶/℃. Toplina koja se stvara tijekom rada opreme za ispitivanje integriranih krugova ili čak male promjene temperature okoline mogu uzrokovati značajno toplinsko širenje i skupljanje metalne baze. Na primjer, baza od lijevanog željeza duljine 1 metar može se proširiti i skupiti do 100 μm kada se temperatura promijeni za 10℃. Takve dimenzijske promjene dovoljne su da se ispitna sonda ne poravna s pinovima čipa, što rezultira lošim kontaktom i posljedično uzrokuje iskrivljavanje podataka ispitivanja.
S druge strane, performanse prigušenja metalne baze su loše, što otežava brzo trošenje energije vibracija generirane radom opreme. U scenariju testiranja visokofrekventnih signala, kontinuirane mikrooscilacije uvode veliku količinu šuma, povećavajući pogrešku testiranja integriteta signala za više od 30%. Osim toga, metalni materijali imaju visoku magnetsku susceptibilnost i skloni su spajanju s elektromagnetskim signalima ispitne opreme, što rezultira gubicima vrtložnih struja i histereznim efektima, koji ometaju točnost preciznih mjerenja.
Ii. "Nepobitna čvrstoća" granitnih baza
Vrhunska toplinska stabilnost, postavlja temelje za precizno mjerenje
Granit nastaje čvrstom kombinacijom mineralnih kristala poput kvarca i feldspata putem ionskih i kovalentnih veza. Njegov koeficijent toplinskog širenja izuzetno je nizak, samo 0,6-5 × 10⁻⁶/℃, što je približno 1/2-1/20 koeficijenta toplinskog širenja metalnih materijala. Čak i ako se temperatura promijeni za 10℃, širenje i skupljanje granitne baze duge 1 metar je manje od 50 nm, gotovo postižući "nultu deformaciju". U međuvremenu, toplinska vodljivost granita je samo 2-3 W/(m · K), što je manje od 1/20 toplinske vodljivosti metala. Može učinkovito spriječiti provođenje topline opreme, održavati ujednačenu površinsku temperaturu baze i osigurati da ispitna sonda i čip uvijek održavaju konstantan relativni položaj.
2. Super snažno supresiranje vibracija stvara stabilno okruženje za testiranje
Jedinstveni kristalni defekti i klizna struktura granica zrna unutar granita daju mu snažan kapacitet disipacije energije, s omjerom prigušenja do 0,3-0,5, što je više od šest puta veće od metalne baze. Eksperimentalni podaci pokazuju da je pod vibracijskom pobudom od 100 Hz vrijeme prigušenja vibracija granitne baze samo 0,1 sekunda, dok je kod baze od lijevanog željeza 0,8 sekundi. To znači da granitna baza može trenutno suzbiti vibracije uzrokovane pokretanjem i isključivanjem opreme, vanjskim udarcima itd. te kontrolirati amplitudu vibracija ispitne platforme unutar ±1 μm, pružajući stabilno jamstvo za pozicioniranje nanoskalnih sondi.
3. Prirodna antimagnetska svojstva, uklanjajući elektromagnetske smetnje
Granit je dijamagnetski materijal s magnetskom susceptibilnošću od približno -10 ⁻⁵. Unutarnji elektroni postoje u parovima unutar kemijskih veza i gotovo nikada nisu polarizirani vanjskim magnetskim poljima. U okruženju jakog magnetskog polja od 10 mT, inducirani intenzitet magnetskog polja na površini granita je manji od 0,001 mT, dok je na površini lijevanog željeza čak i veći od 8 mT. Ovo prirodno antimagnetsko svojstvo može stvoriti čisto mjerno okruženje za opremu za ispitivanje integriranih krugova, štiteći je od vanjskih elektromagnetskih smetnji poput motora radionice i RF signala. Posebno je prikladan za scenarije testiranja koji su izuzetno osjetljivi na elektromagnetsku buku, poput kvantnih čipova i visokopreciznih ADC/DAC pretvarača.
Treće, praktična primjena postigla je izvanredne rezultate
Praksa brojnih tvrtki za poluvodiče u potpunosti je pokazala vrijednost granitnih baza. Nakon što je globalno poznati proizvođač opreme za testiranje poluvodiča usvojio granitnu bazu u svojoj vrhunskoj platformi za testiranje 5G čipova, postignuti su zapanjujući rezultati: točnost pozicioniranja sonde povećala se s ±5 μm na ±1 μm, standardna devijacija podataka ispitivanja smanjila se za 70%, a stopa pogrešnih procjena pojedinačnog ispitivanja značajno je pala s 0,5% na 0,03%. U međuvremenu, učinak suzbijanja vibracija je izvanredan. Oprema može započeti ispitivanje bez čekanja da vibracije oslabe, skraćujući pojedinačni ciklus ispitivanja za 20% i povećavajući godišnji proizvodni kapacitet za više od 3 milijuna pločica. Osim toga, granitna baza ima vijek trajanja preko 10 godina i ne zahtijeva često održavanje. U usporedbi s metalnim bazama, njezin ukupni trošak smanjen je za više od 50%.
Četvrto, prilagoditi se industrijskim trendovima i predvoditi nadogradnju tehnologije testiranja
Razvojem naprednih tehnologija pakiranja (kao što je Chiplet) i porastom novih područja poput kvantnih računalnih čipova, zahtjevi za performansama uređaja u IC testiranju nastavit će rasti. Granitne baze također se stalno inoviraju i unapređuju. Kroz obradu površinskog premaza za poboljšanje otpornosti na habanje ili kombiniranjem s piezoelektričnom keramikom za postizanje aktivne kompenzacije vibracija i drugim tehnološkim otkrićima, one se kreću prema preciznijem i inteligentnijem smjeru. U budućnosti će granitna baza nastaviti štititi tehnološke inovacije poluvodičke industrije i visokokvalitetni razvoj "kineskih čipova" svojim izvanrednim performansama.
Odabir granitne baze znači odabir točnijeg, stabilnijeg i učinkovitijeg rješenja za testiranje integriranih krugova. Bilo da se radi o trenutnom naprednom testiranju čipova ili budućem istraživanju vrhunskih tehnologija, granitna baza će igrati nezamjenjivu i značajnu ulogu.
Vrijeme objave: 15. svibnja 2025.