Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp bán dẫn, việc kiểm tra IC là một mắt xích quan trọng để đảm bảo hiệu suất của chip, độ chính xác và độ ổn định của nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất chip và khả năng cạnh tranh của ngành. Khi quy trình sản xuất chip tiếp tục tiến tới các công nghệ 3nm, 2nm và thậm chí là các công nghệ tiên tiến hơn, các yêu cầu đối với linh kiện lõi trong thiết bị kiểm tra IC ngày càng khắt khe. Đá granite, với các đặc tính vật liệu độc đáo và lợi thế về hiệu suất, đã trở thành "đối tác vàng" không thể thiếu cho thiết bị kiểm tra IC. Vậy logic kỹ thuật nào nằm ở đây?
I. Sự “bất lực” của các cơ sở truyền thống
Trong quá trình kiểm tra IC, thiết bị cần phát hiện chính xác hiệu suất điện của chân chip, tính toàn vẹn của tín hiệu, v.v. ở cấp độ nano. Tuy nhiên, đế kim loại truyền thống (như gang và thép) đã bộc lộ nhiều vấn đề trong ứng dụng thực tế.
Một mặt, hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu kim loại tương đối cao, thường trên 10×10⁻⁶/℃. Nhiệt sinh ra trong quá trình vận hành thiết bị kiểm tra IC hoặc thậm chí những thay đổi nhỏ về nhiệt độ môi trường cũng có thể gây ra sự giãn nở và co lại đáng kể của đế kim loại. Ví dụ, một đế gang dài 1 mét có thể giãn nở và co lại tới 100μm khi nhiệt độ thay đổi 10℃. Những thay đổi về kích thước như vậy đủ để làm lệch đầu dò thử nghiệm với các chân chip, dẫn đến tiếp xúc kém và sau đó gây biến dạng dữ liệu thử nghiệm.
Mặt khác, hiệu suất giảm chấn của đế kim loại kém, khiến việc tiêu thụ nhanh năng lượng rung động do hoạt động của thiết bị trở nên khó khăn. Trong trường hợp kiểm tra tín hiệu tần số cao, dao động vi mô liên tục sẽ tạo ra một lượng nhiễu lớn, làm tăng sai số kiểm tra tính toàn vẹn tín hiệu lên hơn 30%. Ngoài ra, vật liệu kim loại có độ nhạy từ cao và dễ bị ghép nối với tín hiệu điện từ của thiết bị kiểm tra, dẫn đến tổn thất dòng điện xoáy và hiệu ứng trễ, ảnh hưởng đến độ chính xác của các phép đo.
Ii. "Sức mạnh cốt lõi" của đá granite
Độ ổn định nhiệt tối ưu, tạo nền tảng cho phép đo chính xác
Đá granit được hình thành từ sự kết hợp chặt chẽ của các tinh thể khoáng chất như thạch anh và fenspat thông qua liên kết ion và liên kết cộng hóa trị. Hệ số giãn nở nhiệt của nó cực kỳ thấp, chỉ 0,6-5×10⁻⁶/℃, chỉ bằng khoảng 1/2-1/20 so với vật liệu kim loại. Ngay cả khi nhiệt độ thay đổi 10℃, độ giãn nở và co lại của đế đá granit dài 1 mét vẫn nhỏ hơn 50nm, gần như đạt được "biến dạng bằng không". Đồng thời, độ dẫn nhiệt của đá granit chỉ từ 2-3 W/(m·K), nhỏ hơn 1/20 so với kim loại. Nó có thể ngăn chặn hiệu quả sự dẫn nhiệt của thiết bị, duy trì nhiệt độ bề mặt đế đồng đều và đảm bảo đầu dò thử nghiệm và chip luôn duy trì vị trí tương đối không đổi.
2. Khả năng chống rung cực mạnh tạo ra môi trường thử nghiệm ổn định
Các khuyết tật tinh thể độc đáo và cấu trúc trượt ranh giới hạt bên trong đá granit mang lại cho nó khả năng tiêu tán năng lượng mạnh mẽ, với tỷ lệ giảm chấn lên tới 0,3-0,5, cao hơn gấp sáu lần so với đế kim loại. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy dưới tác động rung động 100Hz, thời gian giảm chấn của đế đá granit chỉ là 0,1 giây, trong khi đế gang là 0,8 giây. Điều này có nghĩa là đế đá granit có thể ngay lập tức triệt tiêu các rung động do khởi động và tắt thiết bị, va chạm bên ngoài, v.v., và kiểm soát biên độ rung của bệ thử nghiệm trong phạm vi ±1μm, đảm bảo ổn định cho việc định vị các đầu dò nano.
3. Tính chất chống từ tự nhiên, loại bỏ nhiễu điện từ
Đá granit là vật liệu nghịch từ với độ cảm từ xấp xỉ -10 ⁻⁵. Các electron bên trong tồn tại theo cặp trong các liên kết hóa học và hầu như không bao giờ bị phân cực bởi từ trường bên ngoài. Trong môi trường từ trường mạnh 10mT, cường độ từ trường cảm ứng trên bề mặt đá granit nhỏ hơn 0,001mT, trong khi cường độ từ trường cảm ứng trên bề mặt gang có thể lên tới hơn 8mT. Tính chất kháng từ tự nhiên này có thể tạo ra một môi trường đo lường tinh khiết cho thiết bị kiểm tra IC, bảo vệ thiết bị khỏi nhiễu điện từ bên ngoài như động cơ xưởng và tín hiệu RF. Nó đặc biệt phù hợp cho các tình huống kiểm tra cực kỳ nhạy cảm với nhiễu điện từ, chẳng hạn như chip lượng tử và ADC/DAC có độ chính xác cao.
Thứ ba, ứng dụng thực tế đã đạt được những kết quả đáng ghi nhận
Thực tiễn của nhiều doanh nghiệp bán dẫn đã chứng minh đầy đủ giá trị của đế đá granit. Sau khi một nhà sản xuất thiết bị kiểm tra bán dẫn nổi tiếng toàn cầu áp dụng đế đá granit trong nền tảng kiểm tra chip 5G cao cấp của mình, họ đã đạt được những kết quả đáng kinh ngạc: độ chính xác định vị của thẻ thăm dò tăng từ ±5μm lên ±1μm, độ lệch chuẩn của dữ liệu kiểm tra giảm 70% và tỷ lệ đánh giá sai của một lần kiểm tra duy nhất giảm đáng kể từ 0,5% xuống 0,03%. Trong khi đó, hiệu quả giảm rung động là đáng chú ý. Thiết bị có thể bắt đầu kiểm tra mà không cần chờ rung động giảm, rút ngắn chu kỳ kiểm tra đơn lẻ 20% và tăng năng lực sản xuất hàng năm lên hơn 3 triệu wafer. Ngoài ra, đế đá granit có tuổi thọ hơn 10 năm và không cần bảo trì thường xuyên. So với đế kim loại, tổng chi phí của nó giảm hơn 50%.
Thứ tư, thích ứng với xu hướng công nghiệp và dẫn đầu việc nâng cấp công nghệ thử nghiệm
Với sự phát triển của các công nghệ đóng gói tiên tiến (như Chiplet) và sự trỗi dậy của các lĩnh vực mới nổi như chip điện toán lượng tử, yêu cầu về hiệu suất thiết bị trong thử nghiệm IC sẽ tiếp tục tăng cao. Đế đá granit cũng không ngừng đổi mới và nâng cấp. Thông qua việc xử lý lớp phủ bề mặt để tăng khả năng chống mài mòn hoặc kết hợp với gốm áp điện để đạt được khả năng bù rung động chủ động và các đột phá công nghệ khác, chúng đang hướng đến một hướng đi chính xác và thông minh hơn. Trong tương lai, đế đá granit sẽ tiếp tục bảo vệ sự đổi mới công nghệ của ngành công nghiệp bán dẫn và sự phát triển chất lượng cao của "chip Trung Quốc" với hiệu suất vượt trội.
Lựa chọn đế đá granit đồng nghĩa với việc lựa chọn giải pháp kiểm tra IC chính xác, ổn định và hiệu quả hơn. Cho dù là kiểm tra chip quy trình tiên tiến hiện tại hay khám phá công nghệ tiên tiến trong tương lai, đế đá granit sẽ đóng một vai trò quan trọng và không thể thay thế.
Thời gian đăng: 15-05-2025