Í dag, með hraðri þróun hálfleiðaraiðnaðarins, eru IC-prófanir, sem mikilvægur hlekkur til að tryggja afköst örgjörva, nákvæmni og stöðugleiki þeirra, sem hafa bein áhrif á afköst örgjörva og samkeppnishæfni iðnaðarins. Þar sem framleiðsluferlið á örgjörvum heldur áfram að þróast í átt að 3nm, 2nm og jafnvel flóknari hnútum, eru kröfur um kjarnaíhluti í IC-prófunarbúnaði að verða sífellt strangari. Granítgrunnar, með einstökum efniseiginleikum sínum og afköstum, hafa orðið ómissandi „gullni samstarfsaðili“ fyrir IC-prófunarbúnað. Hvaða tæknilega rökfræði liggur að baki þessu?
I. „Vanhæfni til að takast á við“ hefðbundinna grunnstöðva
Við prófun á örgjörvum þarf búnaðurinn að greina nákvæmlega rafmagnsafköst örgjörvans, merkisheilleika o.s.frv. á nanóskala. Hins vegar hafa hefðbundnar málmgrunnar (eins og steypujárn og stál) leitt í ljós mörg vandamál í hagnýtum notkun.
Annars vegar er varmaþenslustuðull málmefna tiltölulega hár, venjulega yfir 10×10⁻⁶/℃. Hiti sem myndast við notkun IC prófunarbúnaðar eða jafnvel smávægilegar breytingar á umhverfishita getur valdið verulegri varmaþenslu og samdrætti málmgrunnsins. Til dæmis getur 1 metra langur steypujárnsgrunnur þanist út og dregist saman um allt að 100μm þegar hitastigið breytist um 10℃. Slíkar víddarbreytingar eru nægjanlegar til að misstilla prófunarmælinn við flísapinnana, sem leiðir til lélegrar snertingar og þar af leiðandi röskunar á prófunargögnunum.
Hins vegar er dempunargeta málmgrunnsins léleg, sem gerir það erfitt að nýta fljótt titringsorkuna sem myndast við notkun búnaðarins. Í tilviki hátíðnimerkjaprófana mun stöðug örsveifla valda miklum hávaða, sem eykur villuna í merkjaprófunum um meira en 30%. Að auki hafa málmefni mikla segulnæmi og eru viðkvæm fyrir tengingu við rafsegulmerki prófunarbúnaðarins, sem leiðir til taps á hvirfilstraumum og hýsteresisáhrifum, sem trufla nákvæmni nákvæmra mælinga.
Ii. „Kjarnastyrkur“ granítgrunna
Fullkomin hitastöðugleiki, sem leggur grunninn að nákvæmum mælingum
Granít myndast við þétta samsetningu steinefnakristalla eins og kvars og feldspats í gegnum jónísk og samgild tengi. Varmaþenslustuðull þess er afar lágur, aðeins 0,6-5 × 10⁻⁶/℃, sem er um það bil 1/2-1/20 af því sem er í málmefnum. Jafnvel þótt hitastigið breytist um 10℃ er þensla og samdráttur eins metra langrar granítgrunns minni en 50 nm, sem nær næstum „núll aflögun“. Á sama tíma er varmaleiðni graníts aðeins 2-3 W/(m · K), sem er minna en 1/20 af því sem er í málmum. Það getur á áhrifaríkan hátt komið í veg fyrir varmaleiðni búnaðarins, haldið yfirborðshita grunnsins jöfnum og tryggt að prófunarmælirinn og flísin haldi alltaf stöðugri hlutfallslegri stöðu.
2. Mjög sterk titringsdeyfing skapar stöðugt prófunarumhverfi
Einstakir kristallagallar og rennsliskorn í graníti veita því sterka orkudreifingargetu, með dempunarhlutfall allt að 0,3-0,5, sem er meira en sex sinnum meira en málmgrunnur. Tilraunagögn sýna að við titringsörvun upp á 100Hz er titringsdempunartími granítgrunnsins aðeins 0,1 sekúnda, en steypujárnsgrunnurinn er 0,8 sekúndur. Þetta þýðir að granítgrunnurinn getur samstundis dregið úr titringi sem orsakast af ræsingu og lokun búnaðar, utanaðkomandi áhrifum o.s.frv., og stjórnað titringsvídd prófunarpallsins innan ±1μm, sem veitir stöðuga tryggingu fyrir staðsetningu nanómælikvarða.
3. Náttúruleg segulmögnunareiginleikar, sem útrýma rafsegultruflunum
Granít er tvísegulmagnað efni með segulnæmi upp á um það bil -10⁻⁵. Innri rafeindir eru til staðar í pörum innan efnatengja og eru næstum aldrei skautaðar af ytri segulsviðum. Í sterku segulsviðsumhverfi upp á 10mT er örvaður segulsviðsstyrkur á yfirborði graníts minni en 0,001mT, en á yfirborði steypujárns er allt að meira en 8mT. Þessi náttúrulega segulvarnareiginleiki getur skapað hreint mæliumhverfi fyrir prófunarbúnað fyrir IC-einingar og verndar hann gegn ytri rafsegultruflunum eins og verkstæðismótorum og útvarpsbylgjum. Það er sérstaklega hentugt fyrir prófunaraðstæður sem eru afar viðkvæmar fyrir rafsegulhávaða, svo sem skammtafræðilegum flísum og nákvæmum ADC/DAC-einingum.
Í þriðja lagi hefur hagnýtingin náð ótrúlegum árangri
Starfshættir fjölmargra hálfleiðarafyrirtækja hafa sýnt fram á gildi granítgrunna til fulls. Eftir að heimsþekktur framleiðandi hálfleiðaraprófunarbúnaðar tók upp granítgrunn í háþróaðri 5G örgjörvaprófunarpalli sínum náði hann ótrúlegum árangri: staðsetningarnákvæmni mælikortsins jókst úr ±5μm í ±1μm, staðalfrávik prófunargagnanna minnkaði um 70% og mismatshlutfall í einni prófun lækkaði verulega úr 0,5% í 0,03%. Á sama tíma er titringsdeyfandi áhrifin ótrúleg. Búnaðurinn getur hafið prófunina án þess að bíða eftir að titringurinn minnki, sem styttir eina prófunarlotuna um 20% og eykur árlega framleiðslugetu um yfir 3 milljónir skífa. Að auki hefur granítgrunnurinn líftíma yfir 10 ár og þarfnast ekki tíðs viðhalds. Í samanburði við málmgrunna lækkar heildarkostnaðurinn um meira en 50%.
Í fjórða lagi, aðlagast þróun iðnaðarins og leiða uppfærslu á prófunartækni
Með þróun háþróaðrar umbúðatækni (eins og Chiplet) og auknum sviðum eins og skammtafræðilegum tölvuflögum munu kröfur um afköst tækja í IC-prófunum halda áfram að hækka. Granítgrunnar eru einnig stöðugt að þróast og uppfærast. Með yfirborðshúðun til að auka slitþol eða með því að sameina við piezoelectric keramik til að ná fram virkri titringsjöfnun og öðrum tæknilegum byltingarkenndum stefnum, eru þeir að færast í nákvæmari og snjallari átt. Í framtíðinni mun granítgrunnurinn halda áfram að vernda tækninýjungar hálfleiðaraiðnaðarins og hágæða þróun „kínverskra flaga“ með framúrskarandi afköstum sínum.
Að velja granítgrunn þýðir að velja nákvæmari, stöðugri og skilvirkari lausn fyrir flísprófanir. Hvort sem um er að ræða núverandi háþróaða flísprófanir eða framtíðarkönnun á nýjustu tækni, þá mun granítgrunnurinn gegna ómissandi og mikilvægu hlutverki.
Birtingartími: 15. maí 2025