Met de snelle ontwikkeling van de halfgeleiderindustrie is IC-testen een cruciale schakel in het waarborgen van de prestaties van chips. De nauwkeurigheid en stabiliteit ervan hebben een directe invloed op de opbrengst van chips en het concurrentievermogen van de industrie. Naarmate het chipproductieproces zich verder ontwikkelt richting 3 nm, 2 nm en zelfs nog geavanceerdere nodes, worden de eisen aan kerncomponenten in IC-testapparatuur steeds strenger. Granieten basisplaten zijn, met hun unieke materiaaleigenschappen en prestatievoordelen, een onmisbare "gouden partner" geworden voor IC-testapparatuur. Welke technische logica zit hierachter?
I. Het 'onvermogen om te overleven' van traditionele bases
Tijdens het IC-testproces moet de apparatuur de elektrische prestaties van de chippinnen, de signaalintegriteit, enz. op nanoschaal nauwkeurig kunnen detecteren. Traditionele metalen bases (zoals gietijzer en staal) hebben echter in de praktijk veel problemen opgeleverd.
Enerzijds is de thermische uitzettingscoëfficiënt van metalen materialen relatief hoog, meestal boven de 10 × 10⁻⁶/℃. De warmte die wordt gegenereerd tijdens de werking van IC-testapparatuur of zelfs kleine veranderingen in de omgevingstemperatuur kunnen aanzienlijke thermische uitzetting en krimp van de metalen basis veroorzaken. Een gietijzeren basis van 1 meter lang kan bijvoorbeeld tot 100 μm uitzetten en krimpen bij een temperatuurverandering van 10℃. Dergelijke maatveranderingen zijn voldoende om de testsonde verkeerd uit te lijnen met de chippennen, wat resulteert in slecht contact en vervolgens vervorming van de testgegevens.
Aan de andere kant zijn de dempingsprestaties van de metalen basis slecht, waardoor het moeilijk is om de trillingsenergie die door de werking van de apparatuur wordt gegenereerd snel te verbruiken. Bij het testen van hoogfrequente signalen zal continue micro-oscillatie een grote hoeveelheid ruis veroorzaken, waardoor de fout in de signaalintegriteitstest met meer dan 30% toeneemt. Bovendien hebben metalen materialen een hoge magnetische gevoeligheid en zijn ze gevoelig voor koppeling met de elektromagnetische signalen van de testapparatuur, wat resulteert in wervelstroomverliezen en hysterese-effecten, die de nauwkeurigheid van precieze metingen verstoren.
Ii. De "hardcore kracht" van granieten bases
Ultieme thermische stabiliteit, de basis voor nauwkeurige metingen
Graniet wordt gevormd door de hechte verbinding van minerale kristallen zoals kwarts en veldspaat via ionische en covalente bindingen. De thermische uitzettingscoëfficiënt is extreem laag, slechts 0,6-5 × 10⁻⁶/℃, wat ongeveer 1/2-1/20 is van die van metalen. Zelfs bij temperatuurschommelingen van 10℃ bedraagt de uitzetting en krimp van de 1 meter lange granieten basis minder dan 50 nm, wat bijna "nul vervorming" oplevert. De thermische geleidbaarheid van graniet is daarentegen slechts 2-3 W/(m·K), wat minder is dan 1/20 van die van metalen. Het voorkomt effectief warmtegeleiding van de apparatuur, zorgt voor een gelijkmatige oppervlaktetemperatuur van de basis en zorgt ervoor dat de testsonde en de chip altijd een constante relatieve positie behouden.
2. Supersterke trillingsonderdrukking zorgt voor een stabiele testomgeving
De unieke kristaldefecten en de korrelgrensverschuivingsstructuur in graniet geven het een sterk energiedissipatievermogen, met een dempingsverhouding tot wel 0,3-0,5, wat meer dan zes keer zo hoog is als die van de metalen basis. Experimentele gegevens tonen aan dat de trillingsdempingstijd van de granieten basis bij een trillingsexcitatie van 100 Hz slechts 0,1 seconde bedraagt, terwijl die van de gietijzeren basis 0,8 seconde bedraagt. Dit betekent dat de granieten basis trillingen veroorzaakt door het opstarten en uitschakelen van apparatuur, externe invloeden, enz. direct kan onderdrukken en de trillingsamplitude van het testplatform binnen ±1 μm kan regelen, wat een stabiele positionering van nanoschaalprobes garandeert.
3. Natuurlijke antimagnetische eigenschappen, waardoor elektromagnetische interferentie wordt geëlimineerd
Graniet is een diamagnetisch materiaal met een magnetische susceptibiliteit van ongeveer -10 ⁻⁵. De interne elektronen bestaan in paren binnen chemische bindingen en worden vrijwel nooit gepolariseerd door externe magnetische velden. In een omgeving met een sterk magnetisch veld van 10 mT is de geïnduceerde magnetische veldsterkte op het oppervlak van graniet minder dan 0,001 mT, terwijl die op het oppervlak van gietijzer zelfs meer dan 8 mT kan bedragen. Deze natuurlijke antimagnetische eigenschap kan een zuivere meetomgeving creëren voor IC-testapparatuur en deze beschermen tegen externe elektromagnetische interferentie, zoals werkplaatsmotoren en RF-signalen. Het is met name geschikt voor testscenario's die extreem gevoelig zijn voor elektromagnetische ruis, zoals quantumchips en zeer nauwkeurige ADC's/DAC's.
In de derde plaats heeft de praktische toepassing opmerkelijke resultaten opgeleverd
De praktijken van talloze halfgeleiderbedrijven hebben de waarde van granieten bases volledig aangetoond. Nadat een wereldwijd gerenommeerde fabrikant van halfgeleidertestapparatuur een granieten base had geïmplementeerd in zijn geavanceerde 5G-chiptestplatform, behaalde het verbluffende resultaten: de positioneringsnauwkeurigheid van de probekaart steeg van ±5 μm naar ±1 μm, de standaarddeviatie van de testgegevens daalde met 70% en het aantal foutieve inschattingen bij een enkele test daalde aanzienlijk van 0,5% naar 0,03%. Tegelijkertijd is het trillingsonderdrukkende effect opmerkelijk. De apparatuur kan de test starten zonder te wachten tot de trillingen afnemen, waardoor de testcyclus met 20% wordt verkort en de jaarlijkse productiecapaciteit met meer dan 3 miljoen wafers wordt verhoogd. Bovendien heeft de granieten base een levensduur van meer dan 10 jaar en is er geen frequent onderhoud nodig. Vergeleken met metalen bases zijn de totale kosten met meer dan 50% verlaagd.
Ten vierde, pas je aan de industriële trends aan en leid de verbetering van testtechnologie.
Met de ontwikkeling van geavanceerde verpakkingstechnologieën (zoals Chiplet) en de opkomst van opkomende sectoren zoals quantumcomputerchips, zullen de eisen aan de prestaties van apparaten in IC-tests blijven stijgen. Granieten basissen worden ook voortdurend geïnnoveerd en geüpgraded. Door middel van oppervlaktecoating om de slijtvastheid te verbeteren of door combinatie met piëzo-elektrische keramiek voor actieve trillingscompensatie en andere technologische doorbraken, bewegen ze zich in een nauwkeurigere en intelligentere richting. In de toekomst zal de granieten basis de technologische innovatie van de halfgeleiderindustrie en de hoogwaardige ontwikkeling van "Chinese chips" blijven waarborgen met zijn uitstekende prestaties.
Kiezen voor een granieten basis betekent kiezen voor een nauwkeurigere, stabielere en efficiëntere IC-testoplossing. Of het nu gaat om de huidige geavanceerde proceschiptest of de toekomstige verkenning van geavanceerde technologieën, de granieten basis zal een onvervangbare en belangrijke rol spelen.
Geplaatst op: 15 mei 2025