Met de snelle ontwikkeling van de halfgeleiderindustrie is IC-testen tegenwoordig een cruciale schakel om de prestaties van chips te garanderen. De nauwkeurigheid en stabiliteit van IC-testen hebben een directe invloed op de opbrengst van chips en de concurrentiepositie van de industrie. Naarmate het chipfabricageproces zich verder ontwikkelt richting 3nm, 2nm en zelfs nog geavanceerdere nodes, worden de eisen aan de kerncomponenten van IC-testapparatuur steeds strenger. Granieten bases, met hun unieke materiaaleigenschappen en prestatievoordelen, zijn een onmisbare "gouden partner" geworden voor IC-testapparatuur. Welke technische logica schuilt hierachter?
I. Het "onvermogen om ermee om te gaan" van traditionele bases
Tijdens het testen van geïntegreerde schakelingen (IC's) moet de apparatuur de elektrische prestaties van de chip-pinnen, de signaalintegriteit, enzovoort, nauwkeurig op nanoschaal detecteren. Traditionele metalen basismaterialen (zoals gietijzer en staal) vertonen echter veel problemen bij praktische toepassingen.
Enerzijds is de thermische uitzettingscoëfficiënt van metalen materialen relatief hoog, meestal boven de 10 × 10⁻⁶/℃. De warmte die tijdens de werking van IC-testapparatuur wordt gegenereerd, of zelfs kleine veranderingen in de omgevingstemperatuur, kunnen aanzienlijke thermische uitzetting en krimp van de metalen basis veroorzaken. Zo kan een gietijzeren basis van 1 meter lang tot wel 100 μm uitzetten en krimpen bij een temperatuurverandering van 10℃. Zulke dimensionale veranderingen zijn voldoende om de testsonde verkeerd uit te lijnen met de chip-pinnen, wat resulteert in slecht contact en vervolgens in vervorming van de testgegevens.
Aan de andere kant is de dempende werking van de metalen basis slecht, waardoor het moeilijk is om de trillingsenergie die door de werking van de apparatuur wordt gegenereerd snel te absorberen. Bij het testen van hoogfrequente signalen zal continue micro-oscillatie een grote hoeveelheid ruis introduceren, waardoor de foutmarge bij signaalintegriteitstesten met meer dan 30% toeneemt. Bovendien hebben metalen materialen een hoge magnetische susceptibiliteit 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 beïnvloeden.
II. De "onwrikbare sterkte" van granieten funderingen
Ultieme thermische stabiliteit, de basis voor nauwkeurige metingen.
Graniet wordt gevormd door de hechte combinatie van minerale kristallen zoals kwarts en veldspaat door middel van ionische en covalente bindingen. De thermische uitzettingscoëfficiënt is extreem laag, slechts 0,6-5 × 10⁻⁶/℃, wat ongeveer de helft tot twintigste is van die van metalen. Zelfs bij een temperatuurverandering van 10℃ is de uitzetting en krimp van een 1 meter lange granieten basis minder dan 50 nm, waardoor er vrijwel geen vervorming optreedt. Tegelijkertijd is de thermische geleidbaarheid van graniet slechts 2-3 W/(m·K), wat minder dan twintigste is van die van metalen. Dit voorkomt effectief warmtegeleiding in de apparatuur, houdt de oppervlaktetemperatuur van de basis constant en zorgt ervoor dat de testsonde en de chip altijd een constante relatieve positie behouden.
2. De extreem sterke trillingsdemping zorgt voor een stabiele testomgeving.
De unieke kristaldefecten en korrelgrensverschuivingsstructuur in graniet geven het een sterk energieabsorberend vermogen, met een dempingsverhouding van 0,3-0,5, wat meer dan zes keer zo hoog is als die van een metalen basis. Experimentele gegevens tonen aan dat bij een trillingsbelasting van 100 Hz de trillingsdempingstijd van de granieten basis slechts 0,1 seconde bedraagt, terwijl die van een gietijzeren basis 0,8 seconde is. Dit betekent dat de granieten basis trillingen veroorzaakt door het opstarten en uitschakelen van apparatuur, externe schokken, enz. direct kan onderdrukken en de trillingsamplitude van het testplatform binnen ±1 μm kan houden, wat een stabiele positionering van nanosondes 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 sterk magnetisch veld van 10 mT is de geïnduceerde magnetische veldsterkte aan het oppervlak van graniet minder dan 0,001 mT, terwijl die aan het oppervlak van gietijzer meer dan 8 mT bedraagt. Deze natuurlijke antimagnetische eigenschap kan een zuivere meetomgeving creëren voor IC-testapparatuur, waardoor deze beschermd wordt tegen externe elektromagnetische interferentie, zoals van werkplaatsmotoren en RF-signalen. Het is bijzonder geschikt voor testscenario's die extreem gevoelig zijn voor elektromagnetische ruis, zoals kwantumchips en zeer nauwkeurige ADC's/DAC's.
Ten derde heeft de praktische toepassing opmerkelijke resultaten opgeleverd.
De praktijkervaring van talloze halfgeleiderbedrijven heeft de waarde van granieten bases ruimschoots aangetoond. Nadat een wereldwijd gerenommeerde fabrikant van halfgeleidertestapparatuur een granieten basis in zijn geavanceerde 5G-chiptestplatform had geïntegreerd, werden verbluffende resultaten behaald: de positioneringsnauwkeurigheid van de probekaart steeg van ±5 μm naar ±1 μm, de standaardafwijking van de testgegevens daalde met 70% en het foutpercentage per test daalde aanzienlijk van 0,5% naar 0,03%. Tegelijkertijd is het trillingsdempende effect opmerkelijk. De apparatuur kan de test starten zonder te wachten tot de trillingen zijn uitgedoofd, waardoor de testcyclus met 20% wordt verkort en de jaarlijkse productiecapaciteit met meer dan 3 miljoen wafers toeneemt. Bovendien heeft de granieten basis een levensduur van meer dan 10 jaar en vereist deze geen frequent onderhoud. In vergelijking met metalen bases zijn de totale kosten met meer dan 50% verlaagd.
Ten vierde: inspelen op industriële trends en de modernisering van testtechnologieën stimuleren.
Met de ontwikkeling van geavanceerde verpakkingstechnologieën (zoals Chiplet) en de opkomst van nieuwe gebieden zoals kwantumcomputerchips, zullen de eisen aan de prestaties van IC's bij IC-testen blijven stijgen. Granieten basisplaten innoveren en verbeteren voortdurend. Door oppervlaktebehandelingen om de slijtvastheid te verhogen of door ze te combineren met piëzo-elektrische keramiek voor actieve trillingscompensatie en andere technologische doorbraken, bewegen ze zich in een steeds preciezere en intelligentere richting. In de toekomst zal de granieten basisplaat met zijn uitstekende prestaties de technologische innovatie van de halfgeleiderindustrie en de hoogwaardige ontwikkeling van "Chinese chips" blijven waarborgen.
De keuze voor een granieten basis betekent de keuze voor een nauwkeurigere, stabielere en efficiëntere IC-testoplossing. Of het nu gaat om het testen van geavanceerde chipfabricageprocessen of om toekomstig onderzoek naar baanbrekende technologieën, de granieten basis zal een onvervangbare en belangrijke rol spelen.
Publicatiedatum: 15 mei 2025