Idag, med den snabba utvecklingen av halvledarindustrin, påverkar IC-testning, som en avgörande länk för att säkerställa chips prestanda, dess noggrannhet och stabilitet direkt chipsens avkastningsgrad och branschens konkurrenskraft. I takt med att chiptillverkningsprocessen fortsätter att utvecklas mot 3nm, 2nm och ännu mer avancerade noder, blir kraven på kärnkomponenter i IC-testutrustning allt strängare. Granitbaser, med sina unika materialegenskaper och prestandafördelar, har blivit en oumbärlig "gyllene partner" för IC-testutrustning. Vilken teknisk logik ligger bakom detta?
I. Traditionella basers "oförmåga att hantera"
Under IC-testprocessen måste utrustningen exakt detektera chipstiftens elektriska prestanda, signalintegritet etc. på nanoskala. Traditionella metallbaser (som gjutjärn och stål) har dock avslöjat många problem i praktiska tillämpningar.
Å ena sidan är värmeutvidgningskoefficienten för metalliska material relativt hög, vanligtvis över 10×10⁻⁶/℃. Värmen som genereras under drift av IC-testutrustning eller till och med små förändringar i omgivningstemperaturen kan orsaka betydande värmeutvidgning och sammandragning av metallbasen. Till exempel kan en 1 meter lång gjutjärnsbas expandera och krympa med upp till 100 μm när temperaturen ändras med 10℃. Sådana dimensionsförändringar är tillräckliga för att feljustera testproben med chipstiften, vilket resulterar i dålig kontakt och därefter orsakar förvrängning av testdata.
Å andra sidan är metallbasens dämpningsprestanda dålig, vilket gör det svårt att snabbt förbruka den vibrationsenergi som genereras av utrustningens drift. I scenariot med högfrekvent signaltestning kommer kontinuerlig mikrooscillation att introducera en stor mängd brus, vilket ökar felet i signalintegritetstestning med mer än 30 %. Dessutom har metallmaterial en hög magnetisk känslighet och är benägna att kopplas till testutrustningens elektromagnetiska signaler, vilket resulterar i virvelströmsförluster och hystereseffekter, vilket stör noggrannheten hos exakta mätningar.
Ii. Granitbasernas "hårda styrka"
Ultimat termisk stabilitet, vilket lägger grunden för exakt mätning
Granit bildas genom en tät kombination av mineralkristaller som kvarts och fältspat genom joniska och kovalenta bindningar. Dess värmeutvidgningskoefficient är extremt låg, endast 0,6-5 × 10⁻⁶/℃, vilket är ungefär 1/2-1/20 av den för metalliska material. Även om temperaturen ändras med 10 ℃ är utvidgningen och kontraktionen för den 1 meter långa granitbasen mindre än 50 nm, vilket nästan uppnår "noll deformation". Samtidigt är granitens värmeledningsförmåga endast 2-3 W/(m·K), vilket är mindre än 1/20 av den för metaller. Det kan effektivt förhindra värmeledning från utrustningen, hålla basens yttemperatur jämn och säkerställa att testproben och chipet alltid bibehåller en konstant relativ position.
2. Superstark vibrationsdämpning skapar en stabil testmiljö
De unika kristalldefekterna och glidande korngränsstrukturen inuti graniten ger den en stark energiförlustkapacitet, med ett dämpningsförhållande på upp till 0,3-0,5, vilket är mer än sex gånger så högt som för metallbasen. Experimentella data visar att granitbasens vibrationsdämpningstid endast är 0,1 sekunder vid en vibrationsexcitation på 100 Hz, medan den för gjutjärnsbasen är 0,8 sekunder. Detta innebär att granitbasen omedelbart kan dämpa vibrationer orsakade av uppstart och avstängning av utrustning, externa stötar etc., och kontrollera vibrationsamplituden för testplattformen inom ±1 μm, vilket ger en stabil garanti för positioneringen av nanoskalasonder.
3. Naturliga antimagnetiska egenskaper, vilket eliminerar elektromagnetiska störningar
Granit är ett diamagnetiskt material med en magnetisk susceptibilitet på ungefär -10⁻⁵. De interna elektronerna existerar parvis inom kemiska bindningar och polariseras nästan aldrig av externa magnetfält. I en stark magnetfältmiljö på 10 mT är den inducerade magnetfältintensiteten på ytan av granit mindre än 0,001 mT, medan den på ytan av gjutjärn är så hög som mer än 8 mT. Denna naturliga antimagnetiska egenskap kan skapa en ren mätmiljö för IC-testutrustning och skydda den från externa elektromagnetiska störningar såsom verkstadsmotorer och RF-signaler. Den är särskilt lämplig för testscenarier som är extremt känsliga för elektromagnetiskt brus, såsom kvantchips och högprecisions-ADC/DAC.
För det tredje har den praktiska tillämpningen uppnått anmärkningsvärda resultat
Praxis hos ett flertal halvledarföretag har till fullo visat värdet av granitbaser. Efter att en globalt erkänd tillverkare av halvledartestutrustning införde en granitbas i sin avancerade 5G-chiptestplattform uppnåddes häpnadsväckande resultat: positioneringsnoggrannheten för probkortet ökade från ±5 μm till ±1 μm, standardavvikelsen för testdata minskade med 70 % och felbedömningsgraden för ett enskilt test sjönk avsevärt från 0,5 % till 0,03 %. Samtidigt är vibrationsdämpningseffekten anmärkningsvärd. Utrustningen kan starta testet utan att vänta på att vibrationerna avtar, vilket förkortar den enskilda testcykeln med 20 % och ökar den årliga produktionskapaciteten med över 3 miljoner wafers. Dessutom har granitbasen en livslängd på över 10 år och kräver inget frekvent underhåll. Jämfört med metallbaser minskar dess totala kostnad med mer än 50 %.
För det fjärde, anpassa dig till industriella trender och leda uppgraderingen av testtekniken
Med utvecklingen av avancerad förpackningsteknik (som Chiplet) och framväxten av nya områden som kvantberäkningschips kommer kraven på enhetsprestanda inom IC-testning att fortsätta öka. Granitbaser förnyas och uppgraderas också ständigt. Genom ytbehandling för att förbättra slitstyrkan eller genom att kombinera med piezoelektrisk keramik för att uppnå aktiv vibrationskompensation och andra tekniska genombrott, rör de sig mot en mer exakt och intelligent riktning. I framtiden kommer granitbasen att fortsätta att säkra den tekniska innovationen inom halvledarindustrin och den högkvalitativa utvecklingen av "kinesiska chips" med sin enastående prestanda.
Att välja en granitbas innebär att välja en mer exakt, stabil och effektiv IC-testlösning. Oavsett om det gäller dagens avancerade processchiptestning eller framtida utforskning av banbrytande teknik, kommer granitbasen att spela en oersättlig och betydande roll.
Publiceringstid: 15 maj 2025