Leo, huku maendeleo ya haraka ya tasnia ya nusu-semiconductor, upimaji wa IC, kama kiungo muhimu cha kuhakikisha utendaji wa chipsi, usahihi na uthabiti wake huathiri moja kwa moja kiwango cha mavuno ya chipsi na ushindani wa tasnia. Kadri mchakato wa utengenezaji wa chipsi unavyoendelea kusonga mbele kuelekea nodi za 3nm, 2nm na hata zaidi, mahitaji ya vipengele vya msingi katika vifaa vya upimaji wa IC yanazidi kuwa magumu. Besi za granite, pamoja na sifa zao za kipekee za nyenzo na faida za utendaji, zimekuwa "mshirika wa dhahabu" muhimu kwa vifaa vya upimaji wa IC. Ni mantiki gani ya kiufundi iliyo nyuma ya hili?
I. "Kutoweza Kukabiliana" na Misingi ya Jadi
Wakati wa mchakato wa upimaji wa IC, vifaa vinahitaji kugundua kwa usahihi utendaji wa umeme wa pini za chip, uadilifu wa mawimbi, n.k. kwenye kipimo kidogo. Hata hivyo, besi za chuma za kitamaduni (kama vile chuma cha kutupwa na chuma) zimefichua matatizo mengi katika matumizi ya vitendo.
Kwa upande mmoja, mgawo wa upanuzi wa joto wa vifaa vya metali ni wa juu kiasi, kwa kawaida zaidi ya 10×10⁻⁶/℃. Joto linalotokana wakati wa uendeshaji wa vifaa vya upimaji wa IC au hata mabadiliko madogo katika halijoto ya kawaida yanaweza kusababisha upanuzi mkubwa wa joto na mgandamizo wa msingi wa chuma. Kwa mfano, msingi wa chuma cha kutupwa wenye urefu wa mita 1 unaweza kupanuka na kuganda kwa hadi 100μm wakati halijoto inapobadilika kwa 10℃. Mabadiliko kama hayo ya vipimo yanatosha kupanga vibaya probe ya majaribio na pini za chip, na kusababisha mguso mbaya na baadaye kusababisha upotoshaji wa data ya majaribio.
Kwa upande mwingine, utendaji wa unyevu wa msingi wa chuma ni duni, na kufanya iwe vigumu kutumia haraka nishati ya mtetemo inayotokana na uendeshaji wa vifaa. Katika hali ya upimaji wa mawimbi ya masafa ya juu, mtetemo mdogo unaoendelea utaleta kiwango kikubwa cha kelele, na kuongeza hitilafu ya upimaji wa uadilifu wa mawimbi kwa zaidi ya 30%. Kwa kuongezea, vifaa vya chuma vina uwezekano mkubwa wa kuunganishwa na mawimbi ya sumaku na vinaweza kuunganishwa na mawimbi ya sumakuumeme ya vifaa vya upimaji, na kusababisha hasara ya mkondo wa eddy na athari za hysteresis, ambazo huingilia usahihi wa vipimo sahihi.
Ii. "Nguvu Ngumu" ya Misingi ya Itale
Utulivu wa hali ya juu wa joto, kuweka msingi wa kipimo sahihi
Itale huundwa na mchanganyiko mgumu wa fuwele za madini kama vile quartz na feldspar kupitia vifungo vya ioni na kovalenti. Mgawo wake wa upanuzi wa joto ni mdogo sana, ni 0.6-5×10⁻⁶/℃ pekee, ambayo ni takriban 1/2-1/20 ya ile ya vifaa vya metali. Hata kama halijoto itabadilika kwa 10℃, upanuzi na mgandamizo wa msingi wa granite wa mita 1 ni chini ya 50nm, karibu kufikia "ubadilikaji sifuri". Wakati huo huo, upitishaji joto wa granite ni 2-3 W/(m · K) pekee, ambayo ni chini ya 1/20 ya ile ya metali. Inaweza kuzuia kwa ufanisi upitishaji joto wa vifaa, kudumisha halijoto ya uso wa msingi sare, na kuhakikisha kwamba probe ya majaribio na chip hudumisha msimamo thabiti wa jamaa kila wakati.
2. Ukandamizaji mkali sana wa mtetemo huunda mazingira thabiti ya majaribio
Kasoro za kipekee za fuwele na muundo wa kuteleza wa mpaka wa nafaka ndani ya granite huipa uwezo mkubwa wa kusambaza nishati, na uwiano wa unyevu wa hadi 0.3-0.5, ambao ni zaidi ya mara sita ya msingi wa chuma. Data ya majaribio inaonyesha kwamba chini ya msisimko wa mtetemo wa 100Hz, muda wa kupunguza mtetemo wa msingi wa granite ni sekunde 0.1 pekee, huku ule wa msingi wa chuma cha kutupwa ni sekunde 0.8. Hii ina maana kwamba msingi wa granite unaweza kukandamiza papo hapo mitetemo inayosababishwa na kuanza na kuzima kwa vifaa, athari za nje, n.k., na kudhibiti amplitude ya mtetemo wa jukwaa la majaribio ndani ya ±1μm, kutoa dhamana thabiti ya uwekaji wa probes za nanoscale.
3. Sifa asilia za kupambana na sumaku, zinazoondoa mwingiliano wa sumaku-umeme
Itale ni nyenzo ya diasumaku yenye uwezekano wa sumaku wa takriban -10 ⁻⁵. Elektroni za ndani zipo katika jozi ndani ya vifungo vya kemikali na karibu hazijagawanywa na mashamba ya sumaku ya nje. Katika mazingira yenye nguvu ya uwanja wa sumaku wa 10mT, nguvu ya uwanja wa sumaku inayosababishwa kwenye uso wa granite ni chini ya 0.001mT, huku ile iliyo juu ya uso wa chuma cha kutupwa ikiwa juu kama zaidi ya 8mT. Sifa hii ya asili ya kupambana na sumaku inaweza kuunda mazingira safi ya kipimo kwa vifaa vya upimaji wa IC, ikiilinda kutokana na kuingiliwa kwa umeme wa nje kama vile mota za karakana na ishara za RF. Inafaa hasa kwa majaribio ya hali ambazo ni nyeti sana kwa kelele za sumaku, kama vile chipu za quantum na ADC/Dacs zenye usahihi wa hali ya juu.
Tatu, matumizi ya vitendo yamepata matokeo ya ajabu
Mazoea ya makampuni mengi ya nusu-semiconductor yameonyesha kikamilifu thamani ya besi za granite. Baada ya mtengenezaji maarufu duniani wa vifaa vya upimaji wa nusu-semiconductor kutumia msingi wa granite katika jukwaa lake la juu la upimaji wa chipu za 5G, ilipata matokeo ya kushangaza: usahihi wa uwekaji wa kadi ya probe uliongezeka kutoka ± 5μm hadi ± 1μm, kupotoka kwa kawaida kwa data ya jaribio kulipungua kwa 70%, na kiwango cha uamuzi mbaya wa jaribio moja kilishuka kwa kiasi kikubwa kutoka 0.5% hadi 0.03%. Wakati huo huo, athari ya kukandamiza mtetemo ni ya kushangaza. Vifaa vinaweza kuanza jaribio bila kusubiri mtetemo uoze, na kufupisha mzunguko wa jaribio moja kwa 20% na kuongeza uwezo wa uzalishaji wa kila mwaka kwa zaidi ya wafer milioni 3. Kwa kuongezea, msingi wa granite una maisha ya zaidi ya miaka 10 na hauhitaji matengenezo ya mara kwa mara. Ikilinganishwa na besi za chuma, gharama yake ya jumla imepunguzwa kwa zaidi ya 50%.
Nne, kuzoea mitindo ya viwanda na kuongoza uboreshaji wa teknolojia ya majaribio
Kwa maendeleo ya teknolojia za juu za ufungashaji (kama vile Chiplet) na kuongezeka kwa nyanja zinazoibuka kama vile chipu za kompyuta za quantum, mahitaji ya utendaji wa kifaa katika upimaji wa IC yataendelea kuongezeka. Besi za granite pia zinabuni na kuboresha kila mara. Kupitia matibabu ya mipako ya uso ili kuongeza upinzani wa uchakavu au kwa kuchanganya na kauri za piezoelectric ili kufikia fidia ya mtetemo hai na mafanikio mengine ya kiteknolojia, zinaelekea kwenye mwelekeo sahihi zaidi na wa busara. Katika siku zijazo, msingi wa granite utaendelea kulinda uvumbuzi wa kiteknolojia wa tasnia ya semiconductor na maendeleo ya ubora wa juu wa "chipu za Kichina" pamoja na utendaji wake bora.
Kuchagua msingi wa granite kunamaanisha kuchagua suluhisho sahihi zaidi la upimaji wa IC. Iwe ni upimaji wa sasa wa hali ya juu wa chipu za mchakato au uchunguzi wa baadaye wa teknolojia za kisasa, msingi wa granite utachukua jukumu muhimu na lisiloweza kubadilishwa.
Muda wa chapisho: Mei-15-2025