Данас, са брзим развојем полупроводничке индустрије, тестирање интегрисаних кола, као кључна карика за осигуравање перформанси чипова, његова тачност и стабилност директно утичу на стопу приноса чипова и конкурентност индустрије. Како процес производње чипова наставља да напредује ка 3nm, 2nm и чак напреднијим чворовима, захтеви за основне компоненте у опреми за тестирање интегрисаних кола постају све строжији. Гранитне основе, са својим јединственим својствима материјала и предностима у перформансама, постале су незаобилазни „златни партнер“ за опрему за тестирање интегрисаних кола. Која техничка логика стоји иза овога?
I. „Немогућност суочавања“ са традиционалним основама
Током процеса тестирања интегрисаног кола, опрема мора прецизно да детектује електричне перформансе пинова чипа, интегритет сигнала итд. на наноскали. Међутим, традиционалне металне основе (као што су ливено гвожђе и челик) откриле су многе проблеме у практичним применама.
С једне стране, коефицијент термичког ширења металних материјала је релативно висок, обично изнад 10×10⁻⁶/℃. Топлота која се ствара током рада опреме за испитивање интегрисаних кола или чак мале промене температуре околине могу изазвати значајно термичко ширење и скупљање металне основе. На пример, основа од ливеног гвожђа дужине 1 метар може се ширити и скупљати и до 100μm када се температура промени за 10℃. Такве димензионалне промене су довољне да погрешно поравнају испитну сонду са пиновима чипа, што резултира лошим контактом и последично изазива изобличење података тестирања.
С друге стране, перформансе пригушења металне основе су лоше, што отежава брзо трошење енергије вибрација генерисане радом опреме. У сценарију тестирања високофреквентних сигнала, континуиране микроосцилације ће увести велику количину шума, повећавајући грешку тестирања интегритета сигнала за више од 30%. Поред тога, метални материјали имају високу магнетну сусцептибилност и склони су спрезању са електромагнетним сигналима опреме за тестирање, што резултира губицима вртложних струја и хистерезисним ефектима, који ометају тачност прецизних мерења.
II. „Неизмерна чврстоћа“ гранитних база
Врхунска термичка стабилност, постављајући темеље за прецизно мерење
Гранит се формира чврстом комбинацијом минералних кристала као што су кварц и фелдспат путем јонских и ковалентних веза. Његов коефицијент термичког ширења је изузетно низак, само 0,6-5×10⁻⁶/℃, што је приближно 1/2-1/20 коефицијента термичког ширења металних материјала. Чак и ако се температура промени за 10℃, ширење и скупљање гранитне основе дужине 1 метар је мање од 50nm, чиме се постиже скоро „нулта деформација“. У међувремену, топлотна проводљивост гранита је само 2-3 W/(m·K), што је мање од 1/20 коефицијента проводљивости метала. Може ефикасно спречити проводљивост топлоте опреме, одржавати равномерну температуру површине основе и осигурати да испитна сонда и чип увек одржавају константан релативни положај.
2. Супер јако супресирање вибрација ствара стабилно окружење за тестирање
Јединствени кристални дефекти и клизна структура граница зрна унутар гранита дају му снажан капацитет дисипације енергије, са коефицијентом пригушења до 0,3-0,5, што је више од шест пута веће од металне основе. Експериментални подаци показују да је под вибрационим побудом од 100Hz, време слабљења вибрација гранитне основе само 0,1 секунду, док је код основе од ливеног гвожђа 0,8 секунди. То значи да гранитна основа може тренутно да сузбије вибрације изазване покретањем и гашењем опреме, спољним ударима итд., и да контролише амплитуду вибрација тест платформе унутар ±1μm, пружајући стабилну гаранцију за позиционирање наноразмерних сонди.
3. Природна антимагнетна својства, елиминишући електромагнетне сметње
Гранит је дијамагнетни материјал са магнетном сусцептибилношћу од приближно -10⁻⁵. Унутрашњи електрони постоје у паровима унутар хемијских веза и готово никада нису поларизовани спољашњим магнетним пољима. У окружењу јаког магнетног поља од 10mT, индуковани интензитет магнетног поља на површини гранита је мањи од 0,001mT, док је на површини ливеног гвожђа чак и преко 8mT. Ово природно антимагнетно својство може створити чисто мерно окружење за опрему за тестирање интегрисаних кола, штитећи је од спољашњих електромагнетних сметњи као што су мотори радионица и РФ сигнали. Посебно је погодан за сценарије тестирања који су изузетно осетљиви на електромагнетну буку, као што су квантни чипови и високопрецизни А/Д конвертори/ДАК-ови.
Треће, практична примена је постигла изванредне резултате
Пракса бројних предузећа за производњу полупроводника у потпуности је показала вредност гранитних база. Након што је светски познати произвођач опреме за тестирање полупроводника усвојио гранитну базу у својој врхунској платформи за тестирање 5G чипова, постигао је запањујуће резултате: тачност позиционирања сонде повећала се са ±5μm на ±1μm, стандардна девијација података тестирања смањена је за 70%, а стопа погрешних процена појединачног теста значајно је пала са 0,5% на 0,03%. У међувремену, ефекат сузбијања вибрација је изузетан. Опрема може да започне тест без чекања да вибрације нестану, скраћујући циклус појединачног тестирања за 20% и повећавајући годишњи производни капацитет за преко 3 милиона плочица. Поред тога, гранитна база има век трајања преко 10 година и не захтева често одржавање. У поређењу са металним базама, њена укупна цена је смањена за више од 50%.
Четврто, прилагодите се индустријским трендовима и предводите надоградњу технологије тестирања
Са развојем напредних технологија паковања (као што је Chiplet) и порастом нових области попут квантних рачунарских чипова, захтеви за перформансама уређаја у IC тестирању ће наставити да расту. Гранитне базе се такође стално иновирају и надограђују. Кроз третман површинског премаза ради побољшања отпорности на хабање или комбиновањем са пиезоелектричном керамиком ради постизања активне компензације вибрација и других технолошких продора, оне се крећу ка прецизнијем и интелигентнијем правцу. У будућности, гранитна база ће наставити да штити технолошке иновације полупроводничке индустрије и висококвалитетни развој „кинеских чипова“ са својим изванредним перформансама.
Избор гранитне основе значи избор прецизнијег, стабилнијег и ефикаснијег решења за тестирање интегрисаних чипова. Било да се ради о тренутном напредном тестирању чипова или будућем истраживању најсавременијих технологија, гранитна основа ће играти незаменљиву и значајну улогу.
Време објаве: 15. мај 2025.