Danas, s brzim razvojem industrije poluprovodnika, testiranje integriranih kola, kao ključna karika za osiguranje performansi čipova, njegova tačnost i stabilnost direktno utiču na stopu prinosa čipova i konkurentnost industrije. Kako proces proizvodnje čipova nastavlja da napreduje prema 3nm, 2nm i čak naprednijim čvorovima, zahtjevi za osnovne komponente u opremi za testiranje integriranih kola postaju sve stroži. Granitne baze, sa svojim jedinstvenim svojstvima materijala i prednostima u performansama, postale su nezamjenjiv "zlatni partner" za opremu za testiranje integriranih kola. Koja tehnička logika stoji iza ovoga?
I. "Nemogućnost suočavanja" s tradicionalnim osnovama
Tokom procesa testiranja integriranog kola, oprema mora precizno detektovati električne performanse pinova čipa, integritet signala itd. na nanoskali. Međutim, tradicionalne metalne baze (kao što su liveno gvožđe i čelik) otkrile su mnoge probleme u praktičnim primjenama.
S jedne strane, koeficijent termičkog širenja metalnih materijala je relativno visok, obično iznad 10×10⁻⁶/℃. Toplota koja se generiše tokom rada opreme za ispitivanje integrisanih kola ili čak male promjene temperature okoline mogu uzrokovati značajno termičko širenje i skupljanje metalne baze. Na primjer, baza od lijevanog željeza dužine 1 metar može se proširiti i skupiti i do 100μm kada se temperatura promijeni za 10℃. Takve dimenzionalne promjene su dovoljne da dovedu do pogrešnog poravnanja ispitne sonde sa pinovima čipa, što rezultira lošim kontaktom i posljedično uzrokuje izobličenje 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 će uvesti veliku količinu šuma, povećavajući grešku testiranja integriteta signala za više od 30%. Osim toga, metalni materijali imaju visoku magnetsku susceptibilnost i skloni su spajanju s elektromagnetnim signalima opreme za testiranje, što rezultira gubicima vrtložnih struja i histerezisnim efektima, koji ometaju tačnost preciznih mjerenja.
Ii. "Nepobitna čvrstoća" granitnih baza
Vrhunska termička stabilnost, postavlja temelje za precizno mjerenje
Granit se formira čvrstom kombinacijom mineralnih kristala poput kvarca i feldspata putem ionskih i kovalentnih veza. Njegov koeficijent termičkog širenja je izuzetno nizak, samo 0,6-5×10⁻⁶/℃, što je približno 1/2-1/20 koeficijenta termičkog širenja metalnih materijala. Čak i ako se temperatura promijeni za 10℃, širenje i skupljanje granitne baze dužine 1 metar je manje od 50 nm, što gotovo postiže "nultu deformaciju". U međuvremenu, toplotna provodljivost granita je samo 2-3 W/(m · K), što je manje od 1/20 koeficijenta toplotne provodljivosti metala. Može efikasno spriječiti provođenje toplote opreme, održavati ujednačenu površinsku temperaturu baze i osigurati da ispitna sonda i čip uvijek održavaju konstantan relativni položaj.
2. Super snažno suzbijanje vibracija stvara stabilno okruženje za testiranje
Jedinstveni kristalni defekti i klizna struktura granica zrna unutar granita daju mu snažan kapacitet disipacije energije, sa 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 100Hz, vrijeme slabljenja vibracija granitne baze samo 0,1 sekundi, dok je kod baze od lijevanog željeza 0,8 sekundi. To znači da granitna baza može trenutno suzbiti vibracije uzrokovane pokretanjem i gašenjem opreme, vanjskim udarima itd., te kontrolirati amplitudu vibracija testne platforme unutar ±1 μm, pružajući stabilnu garanciju za pozicioniranje nanoskalnih sondi.
3. Prirodna antimagnetska svojstva, eliminišući elektromagnetne smetnje
Granit je dijamagnetski materijal s magnetskom susceptibilnošću od približno -10 ⁻⁵. Unutrašnji elektroni postoje u parovima unutar hemijskih 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 testiranje integriranih kola, štiteći je od vanjskih elektromagnetskih smetnji kao što su motori radionica i RF signali. Posebno je pogodan za scenarije testiranja koji su izuzetno osjetljivi na elektromagnetsku buku, kao što su kvantni čipovi i visokoprecizni ADC/DAC.
Treće, praktična primjena je postigla izuzetne rezultate
Praksa brojnih preduzeća za poluprovodnike u potpunosti je pokazala vrijednost granitnih baza. Nakon što je globalno poznati proizvođač opreme za testiranje poluprovodnika usvojio granitnu bazu u svojoj vrhunskoj platformi za testiranje 5G čipova, postignuti su zapanjujući rezultati: tačnost pozicioniranja sonde povećala se sa ±5μm na ±1μm, standardna devijacija podataka ispitivanja smanjila se za 70%, a stopa pogrešnih procjena pojedinačnog testa značajno je pala sa 0,5% na 0,03%. U međuvremenu, efekat suzbijanja vibracija je izuzetan. Oprema može započeti test bez čekanja da vibracije oslabe, skraćujući pojedinačni ciklus testiranja za 20% i povećavajući godišnji proizvodni kapacitet za preko 3 miliona pločica. Osim toga, granitna baza ima vijek trajanja preko 10 godina i ne zahtijeva često održavanje. U poređenju sa metalnim bazama, njen ukupni trošak je smanjen za više od 50%.
Četvrto, prilagoditi se industrijskim trendovima i predvoditi unapređenje tehnologije testiranja
Razvojem naprednih tehnologija pakovanja (kao što je Chiplet) i porastom novih oblasti poput kvantnih računarskih čipova, zahtjevi za performansama uređaja u IC testiranju će nastaviti da rastu. Granitne baze se također stalno inoviraju i unapređuju. Kroz tretman površinskog premaza za poboljšanje otpornosti na habanje ili kombinovanjem sa piezoelektričnom keramikom za postizanje aktivne kompenzacije vibracija i drugim tehnološkim prodorima, one se kreću ka preciznijem i inteligentnijem smjeru. U budućnosti, granitna baza će nastaviti da štiti tehnološke inovacije poluprovodničke industrije i visokokvalitetni razvoj "kineskih čipova" sa svojim izvanrednim performansama.
Odabir granitne baze znači odabir preciznijeg, stabilnijeg i efikasnijeg rješenja za testiranje integriranih kola. Bilo da se radi o trenutnom naprednom testiranju čipova ili budućem istraživanju najsavremenijih tehnologija, granitna baza će igrati nezamjenjivu i značajnu ulogu.
Vrijeme objave: 15. maj 2025.