Avui dia, amb el ràpid desenvolupament de la indústria dels semiconductors, les proves de circuits integrats, com a vincle crucial per garantir el rendiment dels xips, la seva precisió i estabilitat, afecten directament la taxa de rendiment dels xips i la competitivitat de la indústria. A mesura que el procés de fabricació de xips continua avançant cap a nodes de 3 nm, 2 nm i fins i tot més avançats, els requisits per als components bàsics dels equips de prova de circuits integrats són cada cop més estrictes. Les bases de granit, amb les seves propietats materials úniques i avantatges de rendiment, s'han convertit en un "soci d'or" indispensable per als equips de prova de circuits integrats. Quina lògica tècnica hi ha darrere d'això?
I. La "incapacitat per afrontar" les bases tradicionals
Durant el procés de prova dels circuits integrats, l'equip ha de detectar amb precisió el rendiment elèctric dels pins del xip, la integritat del senyal, etc. a nanoescala. Tanmateix, les bases metàl·liques tradicionals (com el ferro colat i l'acer) han exposat molts problemes en aplicacions pràctiques.
D'una banda, el coeficient d'expansió tèrmica dels materials metàl·lics és relativament alt, generalment superior a 10 × 10⁻⁶/℃. La calor generada durant el funcionament de l'equip de prova de circuits integrats o fins i tot petits canvis en la temperatura ambient poden causar una expansió i contracció tèrmica significativa de la base metàl·lica. Per exemple, una base de ferro colat d'1 metre de llarg es pot expandir i contraure fins a 100 μm quan la temperatura canvia 10 ℃. Aquests canvis dimensionals són suficients per desalinear la sonda de prova amb els pins del xip, cosa que provoca un contacte deficient i, posteriorment, una distorsió de les dades de prova.
D'altra banda, el rendiment d'amortiment de la base metàl·lica és deficient, cosa que dificulta el consum ràpid de l'energia de vibració generada pel funcionament de l'equip. En l'escenari de proves de senyals d'alta freqüència, la microoscil·lació contínua introduirà una gran quantitat de soroll, augmentant l'error de la prova d'integritat del senyal en més d'un 30%. A més, els materials metàl·lics tenen una alta susceptibilitat magnètica i són propensos a l'acoblament amb els senyals electromagnètics de l'equip de prova, cosa que provoca pèrdues per corrents de Foucault i efectes d'histèresi, que interfereixen amb la precisió de les mesures precises.
Ii. La "força inigualable" de les bases de granit
Màxima estabilitat tèrmica, establint les bases per a un mesurament precís
El granit es forma per la combinació estreta de cristalls minerals com el quars i el feldespat a través d'enllaços iònics i covalents. El seu coeficient d'expansió tèrmica és extremadament baix, només 0,6-5 × 10⁻⁶/℃, que és aproximadament 1/2-1/20 del dels materials metàl·lics. Fins i tot si la temperatura canvia en 10 ℃, l'expansió i la contracció de la base de granit d'1 metre de llarg és inferior a 50 nm, aconseguint gairebé una "deformació zero". Mentrestant, la conductivitat tèrmica del granit és només de 2-3 W/(m · K), que és inferior a 1/20 de la dels metalls. Pot evitar eficaçment la conductivitat tèrmica de l'equip, mantenir uniforme la temperatura superficial de la base i garantir que la sonda de prova i el xip mantinguin sempre una posició relativa constant.
2. La supressió de vibracions súper forta crea un entorn de prova estable
Els defectes únics del cristall i l'estructura de lliscament del límit del gra dins del granit li confereixen una forta capacitat de dissipació d'energia, amb una relació d'amortiment de fins a 0,3-0,5, que és més de sis vegades superior a la de la base metàl·lica. Les dades experimentals mostren que sota l'excitació de vibració de 100 Hz, el temps d'atenuació de la vibració de la base de granit és de només 0,1 segons, mentre que el de la base de ferro colat és de 0,8 segons. Això significa que la base de granit pot suprimir instantàniament les vibracions causades per l'arrencada i l'apagada de l'equip, els impactes externs, etc., i controlar l'amplitud de vibració de la plataforma de prova dins de ±1 μm, proporcionant una garantia estable per al posicionament de sondes a nanoescala.
3. Propietats antimagnètiques naturals, eliminant les interferències electromagnètiques
El granit és un material diamagnètic amb una susceptibilitat magnètica d'aproximadament -10 ⁻⁵. Els electrons interns existeixen en parelles dins dels enllaços químics i gairebé mai no es polaritza per camps magnètics externs. En un entorn de camp magnètic fort de 10 mT, la intensitat del camp magnètic induït a la superfície del granit és inferior a 0,001 mT, mentre que la de la superfície del ferro colat és superior a 8 mT. Aquesta propietat antimagnètica natural pot crear un entorn de mesurament pur per als equips de prova de circuits integrats, protegint-los de les interferències electromagnètiques externes, com ara motors de taller i senyals de radiofreqüència. És especialment adequat per a escenaris de prova extremadament sensibles al soroll electromagnètic, com ara xips quàntics i ADC/DAC d'alta precisió.
En tercer lloc, l'aplicació pràctica ha aconseguit resultats notables
Les pràctiques de nombroses empreses de semiconductors han demostrat plenament el valor de les bases de granit. Després que un fabricant d'equips de prova de semiconductors de renom mundial adoptés una base de granit a la seva plataforma de prova de xips 5G d'alta gamma, va aconseguir resultats sorprenents: la precisió de posicionament de la targeta de sonda va augmentar de ±5 μm a ±1 μm, la desviació estàndard de les dades de prova va disminuir en un 70% i la taxa d'error de jutjament d'una sola prova va disminuir significativament del 0,5% al 0,03%. Mentrestant, l'efecte de supressió de vibracions és notable. L'equip pot iniciar la prova sense esperar que la vibració decaigui, escurçant el cicle de prova única en un 20% i augmentant la capacitat de producció anual en més de 3 milions de oblies. A més, la base de granit té una vida útil de més de 10 anys i no requereix un manteniment freqüent. En comparació amb les bases metàl·liques, el seu cost total es redueix en més d'un 50%.
En quart lloc, adaptar-se a les tendències industrials i liderar l'actualització de la tecnologia de proves
Amb el desenvolupament de tecnologies d'envasament avançades (com ara Chiplet) i l'auge de camps emergents com els xips de computació quàntica, els requisits de rendiment dels dispositius en les proves de circuits integrats continuaran augmentant. Les bases de granit també estan constantment innovant i millorant. Mitjançant el tractament de recobriment superficial per millorar la resistència al desgast o combinant-les amb ceràmica piezoelèctrica per aconseguir una compensació activa de vibracions i altres avenços tecnològics, s'estan movent cap a una direcció més precisa i intel·ligent. En el futur, la base de granit continuarà salvaguardant la innovació tecnològica de la indústria dels semiconductors i el desenvolupament d'alta qualitat dels "xips xinesos" amb el seu excel·lent rendiment.
Escollir una base de granit significa escollir una solució de prova de circuits integrats més precisa, estable i eficient. Tant si es tracta de les proves de xips de procés avançades actuals com de l'exploració futura de tecnologies d'avantguarda, la base de granit tindrà un paper irreemplaçable i significatiu.
Data de publicació: 15 de maig de 2025