Günümüzde, yarı iletken endüstrisinin hızlı gelişimiyle birlikte, çip performansının sağlanmasında kritik bir bağlantı olan entegre devre (IC) testleri, doğruluğu ve kararlılığıyla çip verimliliğini ve endüstrinin rekabet gücünü doğrudan etkilemektedir. Çip üretim süreci 3nm, 2nm ve hatta daha gelişmiş düğümlere doğru ilerlemeye devam ettikçe, IC test ekipmanlarındaki temel bileşenlere yönelik gereksinimler giderek daha da katılaşmaktadır. Eşsiz malzeme özellikleri ve performans avantajlarıyla granit tabanlar, IC test ekipmanları için vazgeçilmez bir "altın ortak" haline gelmiştir. Bunun ardındaki teknik mantık nedir?
I. Geleneksel Üslerin "Başa Çıkma Yeteneği"
Entegre devre test sürecinde, ekipmanın çip pinlerinin elektriksel performansını, sinyal bütünlüğünü vb. nano ölçekte hassas bir şekilde tespit etmesi gerekir. Bununla birlikte, geleneksel metal tabanlar (dökme demir ve çelik gibi) pratik uygulamalarda birçok sorun ortaya koymuştur.
Bir yandan, metalik malzemelerin termal genleşme katsayısı nispeten yüksektir, genellikle 10×10⁻⁶/℃'nin üzerindedir. IC test ekipmanının çalışması sırasında oluşan ısı veya ortam sıcaklığındaki küçük değişiklikler bile metal tabanın önemli ölçüde termal genleşmesine ve büzülmesine neden olabilir. Örneğin, 1 metre uzunluğundaki dökme demir bir taban, sıcaklık 10℃ değiştiğinde 100 μm'ye kadar genleşip büzülebilir. Bu tür boyut değişiklikleri, test probunun çip pinleriyle hizasını bozarak zayıf temasa ve dolayısıyla test verilerinin bozulmasına neden olmak için yeterlidir.
Öte yandan, metal tabanın sönümleme performansı zayıftır ve bu da ekipmanın çalışmasıyla oluşan titreşim enerjisinin hızlı bir şekilde tüketilmesini zorlaştırır. Yüksek frekanslı sinyal test senaryosunda, sürekli mikro salınımlar büyük miktarda gürültüye neden olarak sinyal bütünlüğü testinin hatasını %30'dan fazla artırır. Ayrıca, metal malzemeler yüksek manyetik duyarlılığa sahiptir ve test ekipmanının elektromanyetik sinyalleriyle eşleşmeye eğilimlidir; bu da girdap akımı kayıplarına ve histerezis etkilerine yol açarak hassas ölçümlerin doğruluğunu etkiler.
II. Granit Tabanların "Çok Yüksek Mukavemeti"
Üstün termal kararlılık, hassas ölçüm için temel oluşturur.
Granit, kuvars ve feldispat gibi mineral kristallerinin iyonik ve kovalent bağlarla sıkı bir şekilde birleşmesiyle oluşur. Isıl genleşme katsayısı son derece düşüktür, sadece 0,6-5×10⁻⁶/℃ olup, metalik malzemelerin yaklaşık 1/2-1/20'si kadardır. Sıcaklık 10℃ değişse bile, 1 metre uzunluğundaki granit tabanın genleşmesi ve büzülmesi 50 nm'den azdır ve neredeyse "sıfır deformasyon" sağlar. Aynı zamanda, granitin ısı iletkenliği sadece 2-3 W/(m · K) olup, metallerin 1/20'sinden daha azdır. Bu sayede ekipmanın ısı iletimini etkili bir şekilde önleyebilir, tabanın yüzey sıcaklığını homojen tutabilir ve test probu ile çipin her zaman sabit bir göreceli konumda kalmasını sağlayabilir.
2. Son derece güçlü titreşim önleme özelliği, istikrarlı bir test ortamı oluşturur.
Granitin içindeki eşsiz kristal kusurları ve tane sınırı kayma yapısı, ona güçlü bir enerji dağıtım kapasitesi kazandırır ve sönümleme oranı 0,3-0,5'e kadar ulaşır; bu da metal tabana göre altı kattan fazladır. Deneysel veriler, 100 Hz'lik titreşim uyarımı altında, granit tabanın titreşim sönümleme süresinin sadece 0,1 saniye olduğunu, dökme demir tabanın ise 0,8 saniye olduğunu göstermektedir. Bu, granit tabanın ekipman başlatma ve kapatma, dış darbeler vb. nedenlerden kaynaklanan titreşimleri anında bastırabileceği ve test platformunun titreşim genliğini ±1 μm içinde kontrol edebileceği anlamına gelir; bu da nano ölçekli probların konumlandırılması için istikrarlı bir garanti sağlar.
3. Doğal manyetik olmayan özellikleri sayesinde elektromanyetik girişimi ortadan kaldırır.
Granit, yaklaşık -10⁻⁵ manyetik duyarlılığa sahip, diyamanyetik bir malzemedir. İç elektronlar kimyasal bağlar içinde çiftler halinde bulunur ve dış manyetik alanlar tarafından neredeyse hiç polarize edilmezler. 10 mT'lik güçlü bir manyetik alan ortamında, granit yüzeyindeki indüklenen manyetik alan şiddeti 0,001 mT'den az iken, dökme demir yüzeyindeki bu değer 8 mT'den fazladır. Bu doğal antimanyetik özellik, IC test ekipmanları için saf bir ölçüm ortamı oluşturarak, atölye motorları ve RF sinyalleri gibi dış elektromanyetik girişimlerden korur. Özellikle kuantum çipleri ve yüksek hassasiyetli ADC/DAC'lar gibi elektromanyetik gürültüye son derece duyarlı test senaryoları için uygundur.
Üçüncüsü, pratik uygulamada dikkat çekici sonuçlar elde edildi.
Birçok yarı iletken işletmesinin uygulamaları, granit tabanların değerini tam olarak ortaya koymuştur. Dünyaca ünlü bir yarı iletken test ekipmanı üreticisi, üst düzey 5G çip test platformunda granit taban kullanmaya başladıktan sonra şaşırtıcı sonuçlar elde etti: prob kartının konumlandırma doğruluğu ±5 μm'den ±1 μm'ye yükseldi, test verilerinin standart sapması %70 azaldı ve tek bir testin yanlış değerlendirme oranı %0,5'ten %0,03'e önemli ölçüde düştü. Aynı zamanda, titreşim bastırma etkisi de dikkat çekicidir. Ekipman, titreşimin azalmasını beklemeden teste başlayabilir, tek test döngüsünü %20 kısaltır ve yıllık üretim kapasitesini 3 milyondan fazla wafer artırır. Ek olarak, granit tabanın kullanım ömrü 10 yıldan fazladır ve sık bakım gerektirmez. Metal tabanlarla karşılaştırıldığında, toplam maliyeti %50'den fazla azalır.
Dördüncüsü, endüstriyel trendlere uyum sağlayın ve test teknolojisinin geliştirilmesine öncülük edin.
Gelişmiş paketleme teknolojilerinin (örneğin Chiplet) gelişmesi ve kuantum hesaplama çipleri gibi yeni alanların yükselişiyle birlikte, entegre devre testlerinde cihaz performansına yönelik gereksinimler artmaya devam edecektir. Granit tabanlar da sürekli olarak yenilik yapıyor ve kendini geliştiriyor. Aşınma direncini artırmak için yüzey kaplama işlemi veya aktif titreşim dengelemesi sağlamak için piezoelektrik seramiklerle birleştirme gibi teknolojik atılımlar yoluyla, daha hassas ve akıllı bir yöne doğru ilerliyorlar. Gelecekte, granit taban, üstün performansıyla yarı iletken endüstrisinin teknolojik yeniliğini ve "Çin çipleri"nin yüksek kaliteli gelişimini korumaya devam edecektir.
Granit taban seçmek, daha doğru, istikrarlı ve verimli bir entegre devre test çözümü seçmek anlamına gelir. İster günümüzün gelişmiş işlem çip testleri olsun, isterse de gelecekteki en son teknolojilerin keşfi olsun, granit taban yeri doldurulamaz ve önemli bir rol oynayacaktır.
Yayın tarihi: 15 Mayıs 2025