Danes, s hitrim razvojem polprevodniške industrije, je testiranje integriranih vezij ključna povezava za zagotavljanje delovanja čipov, njihova natančnost in stabilnost neposredno vplivata na stopnjo izkoristka čipov in konkurenčnost industrije. Ker se proizvodni procesi čipov še naprej premikajo proti 3nm, 2nm in celo bolj naprednim vozliščem, postajajo zahteve za osrednje komponente v opremi za testiranje integriranih vezij vse strožje. Granitne podlage so s svojimi edinstvenimi lastnostmi materiala in prednostmi v delovanju postale nepogrešljiv "zlati partner" za opremo za testiranje integriranih vezij. Kakšna tehnična logika se skriva za tem?
I. »Nezmožnost spoprijemanja« s tradicionalnimi osnovami
Med postopkom testiranja integriranega vezja mora oprema natančno zaznati električno delovanje pinov čipa, celovitost signala itd. na nanoskali. Vendar pa so tradicionalne kovinske podlage (kot sta lito železo in jeklo) v praktični uporabi razkrile številne težave.
Po eni strani je koeficient toplotnega raztezanja kovinskih materialov relativno visok, običajno nad 10 × 10⁻⁶/℃. Toplota, ki nastane med delovanjem opreme za testiranje integriranih vezjev, ali celo majhne spremembe temperature okolice lahko povzročijo znatno toplotno raztezanje in krčenje kovinske podlage. Na primer, 1 meter dolga litoželezna podlaga se lahko razširi in skrči za do 100 μm, ko se temperatura spremeni za 10℃. Takšne dimenzijske spremembe so dovolj, da se preskusna sonda ne poravna s čepi čipa, kar povzroči slab stik in posledično popačenje preskusnih podatkov.
Po drugi strani pa je dušilna zmogljivost kovinske podlage slaba, zaradi česar je težko hitro porabiti energijo vibracij, ki jo ustvari delovanje opreme. Pri testiranju visokofrekvenčnih signalov bodo neprekinjene mikrooscilacije povzročile veliko šuma, kar bo povečalo napako testiranja celovitosti signala za več kot 30 %. Poleg tega imajo kovinski materiali visoko magnetno susceptibilnost in so nagnjeni k sklopu z elektromagnetnimi signali preskusne opreme, kar povzroči izgube zaradi vrtinčnih tokov in histerezne učinke, ki vplivajo na natančnost natančnih meritev.
Ii. "Trda trdnost" granitnih podlag
Vrhunska toplotna stabilnost, ki postavlja temelje za natančno merjenje
Granit nastane s tesno kombinacijo mineralnih kristalov, kot sta kremen in glinenec, prek ionskih in kovalentnih vezi. Njegov koeficient toplotnega raztezanja je izjemno nizek, le 0,6–5 × 10⁻⁶/℃, kar je približno 1/2–1/20 koeficienta toplotnega raztezanja kovinskih materialov. Tudi če se temperatura spremeni za 10℃, je raztezanje in krčenje 1-metrske granitne podlage manjše od 50 nm, kar skoraj doseže "ničelno deformacijo". Medtem je toplotna prevodnost granita le 2–3 W/(m·K), kar je manj kot 1/20 koeficienta toplotne prevodnosti kovin. Učinkovito preprečuje prevajanje toplote opreme, ohranja enakomerno površinsko temperaturo podlage in zagotavlja, da merilna sonda in odrezek vedno ohranjata konstanten relativni položaj.
2. Super močno dušenje vibracij ustvarja stabilno testno okolje
Edinstvene kristalne napake in drsna struktura na mejah zrn znotraj granita mu dajejo močno sposobnost odvajanja energije, z dušenjem do 0,3–0,5, kar je več kot šestkrat več kot pri kovinski osnovi. Eksperimentalni podatki kažejo, da je pri vzbujanju vibracij s frekvenco 100 Hz čas dušenja vibracij granitne osnove le 0,1 sekunde, medtem ko je pri litoželezni osnovi 0,8 sekunde. To pomeni, da lahko granitna osnova takoj zaduši vibracije, ki jih povzročajo zagon in izklop opreme, zunanji vplivi itd., in nadzoruje amplitudo vibracij preskusne ploščadi v območju ±1 μm, kar zagotavlja stabilno pozicioniranje nanometrskih sond.
3. Naravne antimagnetne lastnosti, ki odpravljajo elektromagnetne motnje
Granit je diamagnetni material z magnetno susceptibilnostjo približno -10 ⁻⁵. Notranji elektroni obstajajo v parih znotraj kemičnih vezi in jih zunanja magnetna polja skoraj nikoli ne polarizirajo. V okolju močnega magnetnega polja 10 mT je inducirana intenzivnost magnetnega polja na površini granita manjša od 0,001 mT, medtem ko je na površini litega železa več kot 8 mT. Ta naravna antimagnetna lastnost lahko ustvari čisto merilno okolje za opremo za testiranje integriranih vezij in jo zaščiti pred zunanjimi elektromagnetnimi motnjami, kot so motorji v delavnicah in radiofrekvenčni signali. Še posebej je primeren za testne scenarije, ki so izjemno občutljivi na elektromagnetni šum, kot so kvantni čipi in visoko natančni ADC/DAC.
Tretjič, praktična uporaba je dosegla izjemne rezultate
Praksa številnih podjetij, ki se ukvarjajo s polprevodniki, je v celoti dokazala vrednost granitnih podstavkov. Potem ko je svetovno priznani proizvajalec opreme za testiranje polprevodnikov v svoji vrhunski platformi za testiranje 5G čipov uporabil graniten podstavek, je dosegel osupljive rezultate: natančnost pozicioniranja merilne kartice se je povečala z ±5 μm na ±1 μm, standardni odklon testnih podatkov se je zmanjšal za 70 %, stopnja napačnih ocen pri posameznem testu pa se je znatno zmanjšala z 0,5 % na 0,03 %. Hkrati je učinek dušenja vibracij izjemen. Oprema lahko začne test, ne da bi čakala, da vibracije popustijo, kar skrajša posamezni testni cikel za 20 % in poveča letno proizvodno zmogljivost za več kot 3 milijone rezin. Poleg tega ima granitni podstavek življenjsko dobo več kot 10 let in ne potrebuje pogostega vzdrževanja. V primerjavi s kovinskimi podstavki so njegovi skupni stroški nižji za več kot 50 %.
Četrtič, prilagoditi se industrijskim trendom in voditi nadgradnjo tehnologije testiranja
Z razvojem naprednih tehnologij pakiranja (kot je Chiplet) in vzponom novih področij, kot so kvantni računalniški čipi, se bodo zahteve glede zmogljivosti naprav pri testiranju integriranih vezij še naprej povečevale. Tudi granitne podlage se nenehno inovirajo in nadgrajujejo. Z obdelavo površinskih premazov za izboljšanje odpornosti proti obrabi ali s kombinacijo s piezoelektrično keramiko za doseganje aktivne kompenzacije vibracij in drugimi tehnološkimi preboji se premikajo v smeri natančnejše in inteligentnejše smeri. V prihodnosti bo granitna podlaga s svojo izjemno zmogljivostjo še naprej varovala tehnološke inovacije polprevodniške industrije in visokokakovosten razvoj "kitajskih čipov".
Izbira granitne podlage pomeni izbiro natančnejše, stabilnejše in učinkovitejše rešitve za testiranje integriranih vezjev. Ne glede na to, ali gre za trenutno napredno testiranje čipov ali prihodnje raziskovanje najsodobnejših tehnologij, bo granitna podlaga igrala nenadomestljivo in pomembno vlogo.
Čas objave: 15. maj 2025