Astăzi, odată cu dezvoltarea rapidă a industriei semiconductorilor, testarea circuitelor integrate, ca o verigă crucială pentru asigurarea performanței cipurilor, precizia și stabilitatea acestora, afectează în mod direct rata de randament a cipurilor și competitivitatea industriei. Pe măsură ce procesul de fabricație a cipurilor continuă să avanseze către noduri de 3nm, 2nm și chiar mai avansate, cerințele pentru componentele de bază din echipamentele de testare a circuitelor integrate devin din ce în ce mai stricte. Bazele de granit, cu proprietățile lor unice de material și avantajele de performanță, au devenit un „partener de aur” indispensabil pentru echipamentele de testare a circuitelor integrate. Ce logică tehnică se află în spatele acestui fapt?
I. „Incapacitatea de a face față” bazelor tradiționale
În timpul procesului de testare a circuitelor integrate, echipamentul trebuie să detecteze cu precizie performanța electrică a pinilor cipului, integritatea semnalului etc. la scară nanometrică. Cu toate acestea, bazele metalice tradiționale (cum ar fi fonta și oțelul) au expus numeroase probleme în aplicațiile practice.
Pe de o parte, coeficientul de dilatare termică al materialelor metalice este relativ ridicat, de obicei peste 10×10⁻⁶/℃. Căldura generată în timpul funcționării echipamentelor de testare a circuitelor integrate sau chiar mici modificări ale temperaturii ambiante pot provoca dilatare și contracție termică semnificativă a bazei metalice. De exemplu, o bază din fontă lungă de 1 metru se poate dilata și contracta cu până la 100 μm atunci când temperatura se modifică cu 10 ℃. Astfel de modificări dimensionale sunt suficiente pentru a alinia greșit sonda de testare cu pinii cipului, rezultând un contact deficitar și, ulterior, distorsionând datele de testare.
Pe de altă parte, performanța de amortizare a bazei metalice este slabă, ceea ce face dificilă consumarea rapidă a energiei vibrațiilor generate de funcționarea echipamentului. În scenariul testării semnalelor de înaltă frecvență, microoscilația continuă va introduce o cantitate mare de zgomot, crescând eroarea de testare a integrității semnalului cu peste 30%. În plus, materialele metalice au o susceptibilitate magnetică ridicată și sunt predispuse la cuplare cu semnalele electromagnetice ale echipamentului de testare, rezultând pierderi prin curenți turbionari și efecte de histerezis, care interferează cu acuratețea măsurătorilor precise.
Ii. „Rezistența intrinsecă” a bazelor de granit
Stabilitate termică maximă, punând bazele unor măsurători precise
Granitul se formează prin combinarea strânsă a cristalelor minerale precum cuarțul și feldspatul, prin legături ionice și covalente. Coeficientul său de dilatare termică este extrem de scăzut, de doar 0,6-5×10⁻⁶/℃, ceea ce reprezintă aproximativ 1/2-1/20 din cel al materialelor metalice. Chiar dacă temperatura se modifică cu 10℃, dilatarea și contracția bazei de granit cu lungimea de 1 metru sunt mai mici de 50 nm, atingând aproape „deformare zero”. Totodată, conductivitatea termică a granitului este de doar 2-3 W/(m · K), ceea ce este mai puțin de 1/20 din cea a metalelor. Acesta poate preveni eficient conductivitatea termică a echipamentului, poate menține temperatura suprafeței bazei uniformă și poate asigura că sonda de testare și cipul își mențin întotdeauna o poziție relativă constantă.
2. Suprimarea vibrațiilor super puternică creează un mediu de testare stabil
Defectele cristaline unice și structura de alunecare a limitelor granulelor din interiorul granitului îi conferă acestuia o capacitate puternică de disipare a energiei, cu un raport de amortizare de până la 0,3-0,5, de peste șase ori mai mare decât cel al bazei metalice. Datele experimentale arată că, sub o excitație de vibrații de 100 Hz, timpul de atenuare a vibrațiilor bazei de granit este de numai 0,1 secunde, în timp ce cel al bazei din fontă este de 0,8 secunde. Aceasta înseamnă că baza de granit poate suprima instantaneu vibrațiile cauzate de pornirea și oprirea echipamentului, impacturi externe etc. și poate controla amplitudinea vibrațiilor platformei de testare cu o marjă de ±1 μm, oferind o garanție stabilă pentru poziționarea sondelor la scară nanometrică.
3. Proprietăți antimagnetice naturale, eliminând interferențele electromagnetice
Granitul este un material diamagnetic cu o susceptibilitate magnetică de aproximativ -10⁻⁵. Electronii interni există în perechi în cadrul legăturilor chimice și aproape niciodată nu sunt polarizați de câmpuri magnetice externe. Într-un mediu cu câmp magnetic puternic de 10mT, intensitatea câmpului magnetic indus pe suprafața granitului este mai mică de 0,001mT, în timp ce cea de pe suprafața fontei este de peste 8mT. Această proprietate antimagnetică naturală poate crea un mediu de măsurare pur pentru echipamentele de testare a circuitelor integrate, protejându-le de interferențele electromagnetice externe, cum ar fi motoarele de atelier și semnalele RF. Este potrivit în special pentru scenarii de testare extrem de sensibile la zgomotul electromagnetic, cum ar fi cipurile cuantice și ADC-urile/DAC-urile de înaltă precizie.
În al treilea rând, aplicarea practică a obținut rezultate remarcabile
Practicile numeroaselor companii de semiconductori au demonstrat pe deplin valoarea bazelor din granit. După ce un producător de echipamente de testare a semiconductorilor de renume global a adoptat o bază din granit în platforma sa de testare a cipurilor 5G de înaltă performanță, a obținut rezultate uimitoare: precizia de poziționare a plăcii sondei a crescut de la ±5 μm la ±1 μm, deviația standard a datelor de testare a scăzut cu 70%, iar rata de evaluare greșită a unui singur test a scăzut semnificativ de la 0,5% la 0,03%. Între timp, efectul de suprimare a vibrațiilor este remarcabil. Echipamentul poate începe testul fără a aștepta ca vibrațiile să scadă, scurtând ciclul de testare unic cu 20% și crescând capacitatea anuală de producție cu peste 3 milioane de napolitane. În plus, baza din granit are o durată de viață de peste 10 ani și nu necesită întreținere frecventă. Comparativ cu bazele metalice, costul său total este redus cu peste 50%.
În al patrulea rând, adaptarea la tendințele industriale și conducerea modernizării tehnologiei de testare
Odată cu dezvoltarea tehnologiilor avansate de ambalare (cum ar fi Chiplet) și apariția unor domenii emergente, precum cipurile de calcul cuantic, cerințele privind performanța dispozitivelor în testarea circuitelor integrate vor continua să crească. Bazele de granit sunt, de asemenea, în continuă inovație și modernizare. Prin tratamentul de acoperire a suprafeței pentru a spori rezistența la uzură sau prin combinarea cu ceramica piezoelectrică pentru a obține o compensare activă a vibrațiilor și alte descoperiri tehnologice, acestea se îndreaptă spre o direcție mai precisă și mai inteligentă. În viitor, baza de granit va continua să protejeze inovația tehnologică a industriei semiconductorilor și dezvoltarea de înaltă calitate a „cipurilor chinezești” cu performanțele sale remarcabile.
Alegerea unei baze de granit înseamnă alegerea unei soluții de testare a circuitelor integrate mai precise, stabile și eficiente. Fie că este vorba de testarea avansată a cipurilor de proces actuale sau de explorarea viitoare a tehnologiilor de ultimă generație, baza de granit va juca un rol de neînlocuit și semnificativ.
Data publicării: 15 mai 2025