امروزه، با توسعه سریع صنعت نیمه‌هادی، آزمایش IC به عنوان یک حلقه حیاتی برای اطمینان از عملکرد تراشه‌ها، دقت و پایداری آن به طور مستقیم بر نرخ بازده تراشه‌ها و رقابت‌پذیری صنعت تأثیر می‌گذارد. با پیشرفت فرآیند تولید تراشه به سمت گره‌های 3 نانومتری، 2 نانومتری و حتی پیشرفته‌تر، الزامات مربوط به اجزای اصلی در تجهیزات آزمایش IC به طور فزاینده‌ای سختگیرانه‌تر می‌شود. پایه‌های گرانیتی، با خواص منحصر به فرد مواد و مزایای عملکردی خود، به یک "شریک طلایی" ضروری برای تجهیزات آزمایش IC تبدیل شده‌اند. چه منطق فنی در پشت این امر نهفته است؟
I. «ناتوانی در کنار آمدن» پایگاه‌های سنتی
در طول فرآیند آزمایش مدار مجتمع، تجهیزات باید عملکرد الکتریکی پین‌های تراشه، یکپارچگی سیگنال و غیره را در مقیاس نانو به طور دقیق تشخیص دهند. با این حال، پایه‌های فلزی سنتی (مانند چدن و فولاد) مشکلات زیادی را در کاربردهای عملی نشان داده‌اند.
از یک طرف، ضریب انبساط حرارتی مواد فلزی نسبتاً بالا است، معمولاً بالای 10×10⁻⁶/℃. گرمای تولید شده در حین کار تجهیزات تست IC یا حتی تغییرات جزئی در دمای محیط می‌تواند باعث انبساط و انقباض حرارتی قابل توجه پایه فلزی شود. به عنوان مثال، یک پایه چدنی به طول 1 متر می‌تواند با تغییر دما به میزان 10 درجه سانتیگراد تا 100 میکرومتر منبسط و منقبض شود. چنین تغییرات ابعادی برای عدم تراز پروب تست با پین‌های تراشه کافی است و منجر به تماس ضعیف و متعاقباً ایجاد اعوجاج در داده‌های آزمایش می‌شود.
از سوی دیگر، عملکرد میرایی پایه فلزی ضعیف است و مصرف سریع انرژی ارتعاشی تولید شده توسط عملکرد تجهیزات را دشوار می‌کند. در سناریوی آزمایش سیگنال فرکانس بالا، ریزنوسان مداوم مقدار زیادی نویز ایجاد می‌کند و خطای آزمایش یکپارچگی سیگنال را بیش از 30٪ افزایش می‌دهد. علاوه بر این، مواد فلزی حساسیت مغناطیسی بالایی دارند و مستعد اتصال با سیگنال‌های الکترومغناطیسی تجهیزات آزمایش هستند که منجر به تلفات جریان گردابی و اثرات هیسترزیس می‌شود که در دقت اندازه‌گیری‌های دقیق اختلال ایجاد می‌کند.
دوم. "استحکام بی‌نظیر" پایه‌های گرانیتی
پایداری حرارتی نهایی، پایه و اساس اندازه‌گیری دقیق
گرانیت از ترکیب محکم بلورهای معدنی مانند کوارتز و فلدسپار از طریق پیوندهای یونی و کووالانسی تشکیل می‌شود. ضریب انبساط حرارتی آن بسیار پایین است، تنها 0.6-5×10⁻⁶/℃، که تقریباً 1/2-1/20 ضریب انبساط حرارتی مواد فلزی است. حتی اگر دما 10 درجه سانتیگراد تغییر کند، انبساط و انقباض پایه گرانیتی 1 متری کمتر از 50 نانومتر است و تقریباً به "تغییر شکل صفر" می‌رسد. در همین حال، رسانایی حرارتی گرانیت تنها 2-3 W/(m · K) است که کمتر از 1/20 رسانایی حرارتی فلزات است. این ماده می‌تواند به طور مؤثر از هدایت حرارتی تجهیزات جلوگیری کند، دمای سطح پایه را یکنواخت نگه دارد و اطمینان حاصل کند که پروب آزمایش و تراشه همیشه موقعیت نسبی ثابتی را حفظ می‌کنند.
2. سرکوب لرزش فوق العاده قوی، یک محیط آزمایش پایدار ایجاد می کند
نقص‌های کریستالی منحصر به فرد و ساختار لغزشی مرز دانه در داخل گرانیت، به آن ظرفیت اتلاف انرژی قوی با نسبت میرایی تا 0.3-0.5 می‌دهد که بیش از شش برابر پایه فلزی است. داده‌های تجربی نشان می‌دهد که تحت تحریک ارتعاشی 100 هرتز، زمان میرایی ارتعاش پایه گرانیتی تنها 0.1 ثانیه است، در حالی که این زمان برای پایه چدنی 0.8 ثانیه است. این بدان معناست که پایه گرانیتی می‌تواند فوراً ارتعاشات ناشی از روشن و خاموش شدن تجهیزات، ضربات خارجی و غیره را سرکوب کند و دامنه ارتعاش سکوی آزمایش را در محدوده ±1μm کنترل کند و تضمین پایداری برای موقعیت‌یابی پروب‌های نانومقیاس ارائه دهد.
۳. خواص ضد مغناطیسی طبیعی، از بین بردن تداخل الکترومغناطیسی
گرانیت یک ماده دیامغناطیس با حساسیت مغناطیسی تقریباً -10 ⁻⁵ است. الکترون‌های داخلی به صورت جفت در پیوندهای شیمیایی وجود دارند و تقریباً هرگز توسط میدان‌های مغناطیسی خارجی قطبی نمی‌شوند. در یک محیط میدان مغناطیسی قوی 10 میلی‌تسلا، شدت میدان مغناطیسی القایی روی سطح گرانیت کمتر از 0.001 میلی‌تسلا است، در حالی که این مقدار روی سطح چدن به بیش از 8 میلی‌تسلا می‌رسد. این خاصیت ضد مغناطیسی طبیعی می‌تواند یک محیط اندازه‌گیری خالص برای تجهیزات تست IC ایجاد کند و آنها را از تداخل الکترومغناطیسی خارجی مانند موتورهای کارگاهی و سیگنال‌های RF محافظت کند. این ماده به ویژه برای آزمایش سناریوهایی که به نویز الکترومغناطیسی بسیار حساس هستند، مانند تراشه‌های کوانتومی و ADCها/Dacهای با دقت بالا، مناسب است.
سوم، کاربرد عملی به نتایج قابل توجهی دست یافته است
رویه‌های بسیاری از شرکت‌های نیمه‌هادی، ارزش پایه‌های گرانیتی را به طور کامل نشان داده است. پس از آنکه یک تولیدکننده تجهیزات تست نیمه‌هادی مشهور جهانی، پایه گرانیتی را در پلتفرم تست تراشه 5G پیشرفته خود به کار گرفت، به نتایج شگفت‌انگیزی دست یافت: دقت موقعیت‌یابی کارت پروب از ±5μm به ±1μm افزایش یافت، انحراف معیار داده‌های آزمایش 70٪ کاهش یافت و میزان خطای یک آزمایش واحد به طور قابل توجهی از 0.5٪ به 0.03٪ کاهش یافت. در همین حال، اثر سرکوب ارتعاش قابل توجه است. این تجهیزات می‌توانند آزمایش را بدون انتظار برای کاهش ارتعاش شروع کنند، چرخه آزمایش واحد را 20٪ کوتاه‌تر کرده و ظرفیت تولید سالانه را بیش از 3 میلیون ویفر افزایش دهند. علاوه بر این، پایه گرانیتی بیش از 10 سال طول عمر دارد و نیازی به نگهداری مکرر ندارد. در مقایسه با پایه‌های فلزی، هزینه کلی آن بیش از 50٪ کاهش می‌یابد.
چهارم، با روندهای صنعتی سازگار شوید و ارتقاء فناوری آزمایش را رهبری کنید
با توسعه فناوری‌های پیشرفته بسته‌بندی (مانند چیپلت) و ظهور حوزه‌های نوظهور مانند تراشه‌های محاسبات کوانتومی، الزامات عملکرد دستگاه در آزمایش IC همچنان رو به افزایش خواهد بود. پایه‌های گرانیتی نیز دائماً در حال نوآوری و ارتقاء هستند. از طریق عملیات پوشش سطحی برای افزایش مقاومت در برابر سایش یا با ترکیب با سرامیک‌های پیزوالکتریک برای دستیابی به جبران ارتعاش فعال و سایر پیشرفت‌های فناوری، آنها به سمت مسیری دقیق‌تر و هوشمندانه‌تر حرکت می‌کنند. در آینده، پایه گرانیتی با عملکرد برجسته خود به حفاظت از نوآوری‌های تکنولوژیکی صنعت نیمه‌هادی و توسعه باکیفیت "تراشه‌های چینی" ادامه خواهد داد.
انتخاب پایه گرانیتی به معنای انتخاب یک راهکار تست IC دقیق‌تر، پایدارتر و کارآمدتر است. چه در حال حاضر تست تراشه با فرآیند پیشرفته باشد و چه در آینده، کاوش در فناوری‌های پیشرفته، پایه گرانیتی نقشی غیرقابل جایگزین و قابل توجه ایفا خواهد کرد.
زمان ارسال: ۱۵ مه ۲۰۲۵