Бүгенге көндә, ярымүткәргечләр сәнәгатенең тиз үсеше белән, микросхемаларны сынау, чипларның эшләвен тәэмин итүнең мөһим өлеше буларак, аның төгәллеге һәм тотрыклылыгы чипларның җитештерүчәнлегенә һәм тармакның көндәшлеккә сәләтлелегенә турыдан-туры йогынты ясый. Чип җитештерү процессы 3 нм, 2 нм һәм тагын да алга киткән төеннәргә таба алга барган саен, микросхемаларны сынау җиһазларындагы төп компонентларга таләпләр катгыйлана бара. Гранит нигезләре, үзләренең уникаль материал үзенчәлекләре һәм эшләү өстенлекләре белән, микросхемаларны сынау җиһазлары өчен алыштыргысыз "алтын партнер"ка әйләнде. Моның артында нинди техник логика ята?
I. Традицион нигезләрнең "көчә алмавы"
Интеграль микросхеманы сынау процессы барышында җиһазлар чип контактларының электр эшчәнлеген, сигналның бөтенлеген һ.б. нано масштабта төгәл ачыкларга тиеш. Ләкин, традицион металл нигезләр (мәсәлән, чуен һәм корыч) гамәли куллануда күп проблемалар тудырды.
Бер яктан, металл материалларның җылылык киңәю коэффициенты чагыштырмача югары, гадәттә 10 × 10⁻⁶/℃ тан югарырак. Интеграль микросхема сынау җиһазлары эшләгәндә яки хәтта әйләнә-тирә мохит температурасындагы кечкенә үзгәрешләр металл нигезнең сизелерлек җылылык киңәюенә һәм кысылуына китерергә мөмкин. Мәсәлән, 1 метр озынлыктагы чуен нигез температура 10℃ га үзгәргәндә 100 мкм га кадәр киңәя һәм кысыла ала. Мондый үлчәм үзгәрешләре сынау зондын чип штифтлары белән туры китермәскә җитә, нәтиҗәдә начар контакт барлыкка килә һәм нәтиҗәдә сынау мәгълүматларының бозылуына китерә.
Икенче яктан, металл нигезнең сүндерүчәнлеге начар, бу җиһазлар эшләве нәтиҗәсендә барлыкка килгән тибрәнү энергиясен тиз куллануны кыенлаштыра. Югары ешлыклы сигнал сынаулары сценарийында өзлексез микротирбәнү күп күләмдә шау-шу тудырачак, сигналның бөтенлеген сынау хатасын 30% тан артыкка арттырачак. Моннан тыш, металл материаллар югары магнит сизгерлегенә ия һәм сынау җиһазларының электромагнит сигналлары белән бәйләнешкә керүчән, нәтиҗәдә, агым югалтулары һәм гистерезис эффектлары барлыкка килә, бу төгәл үлчәүләрнең төгәллегенә комачаулый.
II. Гранит нигезләренең "Каты ныклыгы"
Төгәл үлчәүләр өчен нигез салып, иң югары дәрәҗәдәге термик тотрыклылык
Гранит кварц һәм дала шпаты кебек минераль кристалларның ион һәм ковалент бәйләнешләр аша тыгыз кушылуыннан барлыкка килә. Аның җылылык киңәю коэффициенты бик түбән, нибары 0,6-5 × 10⁻⁶/℃, бу металл материалларныкыннан якынча 1/2-1/20 ка тигез. Хәтта температура 10℃ ка үзгәрсә дә, 1 метр озынлыктагы гранит нигезенең киңәюе һәм кысылуы 50 нм дан кимрәк, диярлек "нуль деформациягә" ирешә. Шул ук вакытта гранитның җылылык үткәрүчәнлеге нибары 2-3 Вт/(м · К) тәшкил итә, бу металлларныкыннан 1/20 ка кимрәк. Ул җиһазларның җылылык үткәрүчәнлеген нәтиҗәле рәвештә булдырмый, нигезнең өслек температурасын бертигез саклый һәм сынау зонды һәм чипның һәрвакыт даими чагыштырмача позициядә булуын тәэмин итә ала.
2. Бик көчле тибрәнүне басу тотрыклы сынау мохитен булдыра
Гранит эчендәге уникаль кристалл кимчелекләре һәм бөртек чикләренең тайпылыш структурасы аңа көчле энергия тарату сәләте бирә, 0,3-0,5 кә кадәр сүндерү коэффициенты белән, бу металл нигезгә караганда алты тапкырдан артык. Эксперименталь мәгълүматлар күрсәткәнчә, 100 Гц тибрәнү кузгатуында гранит нигезенең тибрәнү вакыты нибары 0,1 секунд, ә чуен нигезенеке 0,8 секунд. Бу гранит нигезенең җиһазларны эшләтеп җибәрү һәм сүндерү, тышкы йогынтылар һ.б. нәтиҗәсендә барлыкка килгән тибрәнүләрне шунда ук баса алуын һәм сынау платформасының тибрәнү амплитудасын ±1 мкм эчендә контрольдә тота алуын аңлата, бу нано масштаблы зондларның урнашуы өчен тотрыклы гарантия бирә.
3. Табигый магнитка каршы үзлекләр, электромагнит комачаулавын бетерә
Гранит - магнит сизгерлеге якынча -10 ⁻⁵ булган диамагнит материал. Эчке электроннар химик бәйләнешләр эчендә парлар булып урнашкан һәм тышкы магнит кырлары белән беркайчан да диярлек поляризацияләнми. 10 мТ көчле магнит кыры мохитендә гранит өслегендәге индукцияләнгән магнит кыры интенсивлыгы 0,001 мТл дан кимрәк, ә чуен өслегендәгесе 8 мТл дан артык. Бу табигый антимагнит үзлеге интеграль схема сынау җиһазлары өчен чиста үлчәү мохите булдыра ала, аны цех моторлары һәм радиоешлык сигналлары кебек тышкы электромагнит комачаулаулардан саклый. Ул, бигрәк тә, квант чиплары һәм югары төгәллекле ADC/DAC кебек электромагнит шау-шуга бик сизгер сынау сценарийлары өчен яраклы.
Өченчедән, гамәли куллану гаҗәеп нәтиҗәләргә китерде
Күп санлы ярымүткәргеч предприятиеләренең практикасы гранит нигезләренең кыйммәтен тулысынча күрсәтте. Дөньякүләм танылган ярымүткәргеч сынау җиһазлары җитештерүчесе үзенең югары сыйфатлы 5G чип сынау платформасында гранит нигезен кулланганнан соң, гаҗәеп нәтиҗәләргә иреште: зонд картасының позицияләү төгәллеге ±5 мкм дан ±1 мкм га кадәр артты, сынау мәгълүматларының стандарт тайпылышы 70% ка кимеде, һәм бер сынауның ялгыш бәяләү дәрәҗәсе 0,5% дан 0,03% ка кадәр сизелерлек кимеде. Шул ук вакытта, тибрәнүне бастыру эффекты гаҗәеп. Җиһазлар тибрәнүнең кимүен көтмичә сынауны башлый ала, бу бер сынау циклын 20% ка кыскарта һәм еллык җитештерү куәтен 3 миллионнан артык пластинага арттыра. Моннан тыш, гранит нигезенең гомере 10 елдан артык һәм еш хезмәт күрсәтүне таләп итми. Металл нигезләр белән чагыштырганда, аның гомуми бәясе 50% тан артыкка кимеде.
Дүртенчедән, сәнәгать тенденцияләренә җайлашу һәм сынау технологияләрен яңартуны җитәкләү
Алдынгы төрү технологияләре (мәсәлән, Chiplet) үсеше һәм квант исәпләү чиплары кебек яңа өлкәләрнең артуы белән, интеграль схемаларны сынауда җайланмаларның эшләвенә таләпләр арта барачак. Гранит нигезләре дә даими рәвештә яңартыла һәм яңартыла. Тузуга чыдамлыкны арттыру өчен өслек каплау эшкәртүе яки актив тибрәнү компенсациясенә һәм башка технологик ачышларга ирешү өчен пьезоэлектрик керамика белән берләштерү аша алар төгәлрәк һәм акыллырак юнәлешкә таба баралар. Киләчәктә гранит нигезе ярымүткәргечләр сәнәгатенең технологик инновацияләрен һәм "кытай чиплары"ның югары сыйфатлы үсешен үзенең күренекле эшләве белән саклаячак.
Гранит нигезен сайлау төгәлрәк, тотрыклырак һәм нәтиҗәлерәк интеграль микросхема сынау чишелешен сайлау дигән сүз. Хәзерге алдынгы процесс чипларын сынаумы яки киләчәктә алдынгы технологияләрне өйрәнүме, гранит нигез алыштыргысыз һәм мөһим роль уйнаячак.
Бастырылган вакыты: 2025 елның 15 мае