Денес, со брзиот развој на полупроводничката индустрија, тестирањето на IC, како клучна алка за обезбедување на перформансите на чиповите, нивната точност и стабилност директно влијаат на стапката на принос на чиповите и конкурентноста на индустријата. Како што процесот на производство на чипови продолжува да напредува кон 3nm, 2nm и уште понапредни јазли, барањата за основните компоненти во опремата за тестирање на IC стануваат сè построги. Гранитните бази, со нивните уникатни својства на материјалите и предностите во перформансите, станаа неопходен „златен партнер“ за опремата за тестирање на IC. Која техничка логика лежи зад ова?
I. „Неможноста за справување“ на традиционалните бази
За време на процесот на тестирање на интегрираните кола, опремата треба прецизно да ги детектира електричните перформанси на пиновите на чипот, интегритетот на сигналот итн. на наноскала. Сепак, традиционалните метални основи (како што се леано железо и челик) открија многу проблеми во практичните апликации.
Од една страна, коефициентот на термичка експанзија на металните материјали е релативно висок, обично над 10×10⁻⁶/℃. Топлината генерирана за време на работата на опремата за тестирање на IC или дури и малите промени во температурата на околината може да предизвикаат значително термичко ширење и контракција на металната основа. На пример, основа од леано железо долга 1 метар може да се прошири и контрахира до 100μm кога температурата се менува за 10℃. Ваквите промени во димензиите се доволни за да ја искриват тест сондата со пиновите на чипот, што резултира со слаб контакт и последователно предизвикување на нарушување на податоците од тестот.
Од друга страна, перформансите на пригушување на металната основа се слаби, што го отежнува брзото трошење на енергијата на вибрации генерирана од работата на опремата. Во сценариото на тестирање на високофреквентни сигнали, континуираната микроосцилација ќе внесе голема количина на шум, зголемувајќи ја грешката на тестирањето на интегритетот на сигналот за повеќе од 30%. Покрај тоа, металните материјали имаат висока магнетна подложност и се склони кон спојување со електромагнетните сигнали на опремата за тестирање, што резултира со загуби на вртложни струи и ефекти на хистерезис, што се меша во точноста на прецизните мерења.
Ii. „Тврдата јачина“ на гранитните основи
Максимална термичка стабилност, поставување на основа за прецизно мерење
Гранитот се формира со цврста комбинација на минерални кристали како што се кварц и фелдспат преку јонски и ковалентни врски. Неговиот коефициент на термичка експанзија е екстремно низок, само 0,6-5×10⁻⁶/℃, што е приближно 1/2-1/20 од оној на металните материјали. Дури и ако температурата се промени за 10℃, експанзијата и контракцијата на гранитната основа долга 1 метар е помала од 50nm, речиси постигнувајќи „нулта деформација“. Во меѓувреме, топлинската спроводливост на гранитот е само 2-3 W/(m · K), што е помалку од 1/20 од онаа на металите. Може ефикасно да ја спречи топлинската спроводливост на опремата, да ја одржи површинската температура на основата униформна и да обезбеди тест сондата и чипот секогаш да одржуваат константна релативна положба.
2. Суперсилното потиснување на вибрациите создава стабилна средина за тестирање
Уникатните кристални дефекти и лизгачката структура на границите на зрната во гранитот му даваат силен капацитет за дисипација на енергија, со коефициент на амортизација до 0,3-0,5, што е повеќе од шест пати поголемо од она на металната основа. Експерименталните податоци покажуваат дека под вибрационо возбудување од 100Hz, времето на слабеење на вибрациите на гранитната основа е само 0,1 секунда, додека она на основата од леано железо е 0,8 секунди. Ова значи дека гранитната основа може веднаш да ги потисне вибрациите предизвикани од стартување и исклучување на опремата, надворешни влијанија итн., и да ја контролира амплитудата на вибрациите на тест платформата во рамките на ±1μm, обезбедувајќи стабилна гаранција за позиционирање на наноразмерни сонди.
3. Природни антимагнетни својства, елиминирајќи ги електромагнетните пречки
Гранитот е дијамагнетен материјал со магнетна сусцептибилност од приближно -10 ⁻⁵. Внатрешните електрони постојат во парови во рамките на хемиски врски и речиси никогаш не се поларизирани од надворешни магнетни полиња. Во средина со силно магнетно поле од 10mT, интензитетот на индуцираното магнетно поле на површината на гранитот е помал од 0,001mT, додека оној на површината на леано железо е поголем од 8mT. Ова природно антимагнетно својство може да создаде чиста мерна средина за опрема за тестирање на IC, заштитувајќи ја од надворешни електромагнетни пречки како што се мотори во работилница и RF сигнали. Особено е погоден за тестирање сценарија кои се исклучително чувствителни на електромагнетен шум, како што се квантни чипови и високопрецизни ADC/DAC.
Трето, практичната примена постигна извонредни резултати.
Практиките на бројни полупроводнички претпријатија целосно ја демонстрираа вредноста на гранитните бази. Откако светски познат производител на опрема за тестирање на полупроводници усвои гранитна база во својата врвна платформа за тестирање на 5G чипови, постигна неверојатни резултати: точноста на позиционирањето на сондата се зголеми од ±5μm на ±1μm, стандардната девијација на податоците од тестот се намали за 70%, а стапката на погрешна проценка на еден тест значително се намали од 0,5% на 0,03%. Во меѓувреме, ефектот на сузбивање на вибрациите е извонреден. Опремата може да го започне тестот без да чека вибрациите да се намалат, скратувајќи го циклусот на еден тест за 20% и зголемувајќи го годишниот производствен капацитет за над 3 милиони плочки. Покрај тоа, гранитната база има животен век од над 10 години и не бара често одржување. Во споредба со металните бази, нејзината вкупна цена е намалена за повеќе од 50%.
Четврто, прилагодување кон индустриските трендови и водење на надградбата на технологијата за тестирање
Со развојот на напредни технологии за пакување (како што е Chiplet) и подемот на нови области како што се чиповите за квантно пресметување, барањата за перформанси на уредите во тестирањето на IC ќе продолжат да растат. Гранитните бази исто така постојано иновираат и се надградуваат. Преку третман на површинско премачкување за подобрување на отпорноста на абење или со комбинирање со пиезоелектрична керамика за постигнување активна компензација на вибрации и други технолошки откритија, тие се движат кон попрецизна и интелигентна насока. Во иднина, гранитната основа ќе продолжи да ги заштитува технолошките иновации на полупроводничката индустрија и висококвалитетниот развој на „кинеските чипови“ со своите извонредни перформанси.
Изборот на гранитна основа значи избор на попрецизно, постабилно и поефикасно решение за тестирање на IC. Без разлика дали станува збор за тековно напредно тестирање на процесни чипови или за идно истражување на најсовремени технологии, гранитната основа ќе игра незаменлива и значајна улога.
Време на објавување: 15 мај 2025 година