Puolijohdeteollisuuden nopean kehityksen myötä IC-testaus on ratkaisevan tärkeää sirujen suorituskyvyn varmistamisessa, ja sen tarkkuus ja vakaus vaikuttavat suoraan sirujen saantoon ja alan kilpailukykyyn. Sirujen valmistusprosessin edetessä kohti 3 nm:n, 2 nm:n ja vieläkin kehittyneempiä solmuja, IC-testauslaitteiden ydinkomponenttien vaatimukset tiukentuvat. Graniittipohjat ainutlaatuisine materiaaliominaisuuksineen ja suorituskykyetuineen ovat tulleet korvaamattomaksi "kultaiseksi kumppaniksi" IC-testauslaitteille. Mikä tekninen logiikka tämän taustalla on?
I. Perinteisten tukikohtien "kyvyttömyys selviytyä"
IC-testausprosessin aikana laitteiden on kyettävä tarkasti havaitsemaan sirun nastojen sähköinen suorituskyky, signaalin eheys jne. nanotasolla. Perinteiset metallipohjat (kuten valurauta ja teräs) ovat kuitenkin paljastaneet monia ongelmia käytännön sovelluksissa.
Toisaalta metallisten materiaalien lämpölaajenemiskerroin on suhteellisen korkea, yleensä yli 10 × 10⁻⁶/℃. IC-testauslaitteiden käytön aikana syntyvä lämpö tai jopa pienet muutokset ympäristön lämpötilassa voivat aiheuttaa metallialustan merkittävää lämpölaajenemista ja supistumista. Esimerkiksi metrin pituinen valurauta-alusta voi laajentua ja supistua jopa 100 μm, kun lämpötila muuttuu 10 ℃. Tällaiset mittamuutokset riittävät aiheuttamaan mittauspään virhekohdistuksen sirun nastojen kanssa, mikä johtaa huonoon kontaktiin ja sitä kautta testitietojen vääristymiseen.
Toisaalta metallialustan vaimennuskyky on heikko, mikä vaikeuttaa laitteen toiminnan synnyttämän värähtelyenergian nopeaa kuluttamista. Korkeataajuisen signaalin testauksessa jatkuva mikrovärähtely aiheuttaa paljon kohinaa, mikä lisää signaalin eheystestin virhettä yli 30 %. Lisäksi metallimateriaaleilla on korkea magneettinen susceptibiliteetti ja ne ovat alttiita kytkeytymään testauslaitteen sähkömagneettisiin signaaleihin, mikä johtaa pyörrevirtahäviöihin ja hystereesiefekteihin, jotka häiritsevät tarkkojen mittausten tarkkuutta.
Ii. Graniittipohjien "kova lujuus"
Huippuluokan terminen vakaus, joka luo perustan tarkalle mittaukselle
Graniitti muodostuu mineraalikiteiden, kuten kvartsin ja maasälvän, tiiviistä yhtymisestä ionisten ja kovalenttisten sidosten kautta. Sen lämpölaajenemiskerroin on erittäin alhainen, vain 0,6–5 × 10⁻⁶/℃, mikä on noin 1/2–1/20 metallisten materiaalien lämpölaajenemiskerroin. Jopa 10 ℃:n lämpötilan muuttuessa 1 metrin pituisen graniittipohjan laajeneminen ja supistuminen on alle 50 nm, mikä tarkoittaa lähes "nollamuodonmuutosta". Graniitin lämmönjohtavuus on puolestaan vain 2–3 W/(m·K), mikä on alle 1/20 metallien lämmönjohtavuudesta. Se estää tehokkaasti laitteen lämmönjohtavuuden, pitää pohjan pintalämpötilan tasaisena ja varmistaa, että mittausanturin ja sirun suhteellinen sijainti pysyy aina vakiona.
2. Erittäin voimakas tärinänvaimennus luo vakaan testausympäristön
Graniitin ainutlaatuiset kidevirheet ja raerajan liukuva rakenne antavat sille voimakkaan energian häviökyvyn, jonka vaimennussuhde on jopa 0,3–0,5, mikä on yli kuusi kertaa metallipohjaan verrattuna. Kokeelliset tiedot osoittavat, että 100 Hz:n värähtelyherätteellä graniittipohjan värähtelyn vaimennusaika on vain 0,1 sekuntia, kun taas valurautapohjan värähtelyn vaimennusaika on 0,8 sekuntia. Tämä tarkoittaa, että graniittipohja vaimentaa välittömästi laitteiden käynnistyksen ja sammutuksen, ulkoisten iskujen jne. aiheuttamat värähtelyt ja hallitsee testialustan värähtelyamplitudia ±1 μm:n tarkkuudella, mikä takaa nanomittakaavan antureiden vakaan sijoittelun.
3. Luonnolliset antimagneettiset ominaisuudet, jotka poistavat sähkömagneettiset häiriöt
Graniitti on diamagneettinen materiaali, jonka magneettinen susceptibiliteetti on noin -10⁻⁵. Sisäiset elektronit esiintyvät pareittain kemiallisissa sidoksissa, eivätkä ulkoiset magneettikentät juurikaan polarisoi niitä. Voimakkaassa 10 mT:n magneettikentässä graniitin pinnalla indusoituneen magneettikentän intensiteetti on alle 0,001 mT, kun taas valuraudan pinnalla se on jopa yli 8 mT. Tämä luonnollinen antimagneettinen ominaisuus voi luoda puhtaan mittausympäristön IC-testauslaitteille ja suojata niitä ulkoisilta sähkömagneettisilta häiriöiltä, kuten korjaamomoottoreilta ja radiotaajuussignaaleilta. Se soveltuu erityisesti testaustilanteisiin, jotka ovat erittäin herkkiä sähkömagneettiselle kohinalle, kuten kvanttisiruille ja erittäin tarkoille AD-/DA-muuntimille.
Kolmanneksi, käytännön sovelluksella on saavutettu merkittäviä tuloksia
Lukuisat puolijohdeyritykset ovat osoittaneet graniittialustojen arvon täysin. Kun maailmanlaajuisesti tunnettu puolijohdetestauslaitteiden valmistaja otti graniittialustan käyttöön huippuluokan 5G-sirutestausalustassaan, se saavutti hämmästyttäviä tuloksia: koetinkortin paikannustarkkuus nousi ±5 μm:stä ±1 μm:iin, testidatan keskihajonta laski 70 % ja yksittäisen testin virhearviointiaste laski merkittävästi 0,5 %:sta 0,03 %:iin. Samaan aikaan tärinänvaimennusvaikutus on huomattava. Laite voi aloittaa testin odottamatta tärinän vaimenemista, mikä lyhentää yksittäistä testisykliä 20 % ja lisää vuotuista tuotantokapasiteettia yli 3 miljoonalla kiekolla. Lisäksi graniittialustan käyttöikä on yli 10 vuotta, eikä se vaadi usein tapahtuvaa huoltoa. Metallialustoihin verrattuna sen kokonaiskustannukset ovat yli 50 % pienemmät.
Neljänneksi, sopeudu teollisuuden trendeihin ja johda testausteknologian päivitystä
Edistyneiden pakkausteknologioiden (kuten Chiplet) kehityksen ja uusien alojen, kuten kvanttitietokoneiden sirujen, nousun myötä laitteiden suorituskykyvaatimukset IC-testauksessa kasvavat edelleen. Myös graniittipohjat innovoidaan ja päivitetään jatkuvasti. Pinnoitteiden avulla voidaan parantaa kulutuskestävyyttä tai yhdistää ne pietsosähköisiin keraamisiin aktiivisen tärinänkompensoinnin saavuttamiseksi ja muiden teknologisten läpimurtojen avulla ne ovat siirtymässä tarkempaan ja älykkäämpään suuntaan. Tulevaisuudessa graniittipohja suojaa edelleen puolijohdeteollisuuden teknologista innovaatiota ja "kiinalaisten sirujen" korkealaatuista kehitystä erinomaisen suorituskykynsä ansiosta.
Graniittipohjan valitseminen tarkoittaa tarkemman, vakaamman ja tehokkaamman IC-testausratkaisun valitsemista. Olipa kyseessä sitten nykyinen edistynyt prosessisirujen testaus tai tulevaisuuden huipputeknologioiden tutkiminen, graniittipohjalla on korvaamaton ja merkittävä rooli.
Julkaisun aika: 15. toukokuuta 2025