Angesichts der rasanten Entwicklung der Halbleiterindustrie ist das IC-Testen heute ein entscheidender Faktor für die Leistungsfähigkeit von Chips. Seine Genauigkeit und Stabilität wirken sich direkt auf die Chip-Ausbeute und die Wettbewerbsfähigkeit der Branche aus. Da sich der Chip-Herstellungsprozess immer weiter in Richtung 3 nm, 2 nm und noch fortschrittlicherer Knoten entwickelt, steigen die Anforderungen an die Kernkomponenten von IC-Testgeräten immer weiter an. Granitsockel mit ihren einzigartigen Materialeigenschaften und Leistungsvorteilen sind zu einem unverzichtbaren „Goldpartner“ für IC-Testgeräte geworden. Welche technische Logik steckt dahinter?
I. Die „Überforderung“ traditioneller Stützpunkte
Während des IC-Testprozesses muss das Gerät die elektrische Leistung der Chip-Pins, die Signalintegrität usw. im Nanobereich präzise erkennen. Herkömmliche Metallbasen (wie Gusseisen und Stahl) haben jedoch in der praktischen Anwendung viele Probleme aufgeworfen.
Einerseits ist der Wärmeausdehnungskoeffizient metallischer Werkstoffe relativ hoch und liegt üblicherweise über 10×10⁻⁶/℃. Die beim Betrieb von IC-Testgeräten entstehende Wärme oder selbst geringfügige Änderungen der Umgebungstemperatur können zu einer erheblichen thermischen Ausdehnung und Kontraktion der Metallbasis führen. Beispielsweise kann sich eine 1 Meter lange Gusseisenbasis bei einer Temperaturänderung von 10 °C um bis zu 100 μm ausdehnen und zusammenziehen. Solche Maßänderungen reichen aus, um die Prüfspitze nicht mehr mit den Chip-Pins auszurichten, was zu einem schlechten Kontakt und in der Folge zu einer Verzerrung der Testdaten führt.
Andererseits ist die Dämpfungsleistung der Metallbasis schlecht, was es schwierig macht, die durch den Betrieb des Geräts erzeugte Vibrationsenergie schnell abzubauen. Bei der Prüfung von Hochfrequenzsignalen führt die kontinuierliche Mikroschwingung zu starkem Rauschen, wodurch der Fehler bei der Signalintegritätsprüfung um mehr als 30 % steigt. Darüber hinaus weisen Metallmaterialien eine hohe magnetische Suszeptibilität auf und neigen zur Kopplung mit den elektromagnetischen Signalen des Prüfgeräts. Dies führt zu Wirbelstromverlusten und Hystereseeffekten, die die Genauigkeit präziser Messungen beeinträchtigen.
II. Die „Hardcore-Stärke“ von Granitsockeln
Höchste thermische Stabilität als Grundlage für präzise Messungen
Granit entsteht durch die enge Verbindung von Mineralkristallen wie Quarz und Feldspat durch ionische und kovalente Bindungen. Sein Wärmeausdehnungskoeffizient ist extrem niedrig, lediglich 0,6–5 × 10⁻⁶/°C, was etwa 1/2–1/20 des Koeffizienten von metallischen Materialien entspricht. Selbst bei einer Temperaturänderung von 10 °C beträgt die Ausdehnung und Kontraktion der 1 Meter langen Granitbasis weniger als 50 nm, wodurch nahezu eine „Nullverformung“ erreicht wird. Gleichzeitig beträgt die Wärmeleitfähigkeit von Granit lediglich 2–3 W/(m·K), was weniger als 1/20 des Koeffizienten von Metallen ist. Dies kann die Wärmeleitung der Ausrüstung wirksam verhindern, die Oberflächentemperatur der Basis gleichmäßig halten und sicherstellen, dass die Prüfspitze und der Chip immer eine konstante relative Position beibehalten.
2. Superstarke Vibrationsunterdrückung schafft eine stabile Testumgebung
Die einzigartigen Kristalldefekte und die gleitende Korngrenzenstruktur im Inneren des Granits verleihen ihm eine hohe Energiedissipationskapazität mit einem Dämpfungsverhältnis von bis zu 0,3–0,5, was mehr als dem Sechsfachen der Metallbasis entspricht. Experimentelle Daten zeigen, dass die Schwingungsdämpfungszeit der Granitbasis bei einer Schwingungsanregung von 100 Hz nur 0,1 Sekunden beträgt, während die der Gusseisenbasis 0,8 Sekunden beträgt. Dies bedeutet, dass die Granitbasis die durch An- und Abschalten der Ausrüstung, äußere Einflüsse usw. verursachten Schwingungen sofort unterdrücken und die Schwingungsamplitude der Testplattform auf ±1 μm genau steuern kann, was eine stabile Garantie für die Positionierung von Nanosonden bietet.
3. Natürliche antimagnetische Eigenschaften, die elektromagnetische Störungen eliminieren
Granit ist ein diamagnetisches Material mit einer magnetischen Suszeptibilität von etwa -10 ⁻⁵. Die inneren Elektronen liegen paarweise in chemischen Bindungen vor und werden durch externe Magnetfelder fast nie polarisiert. In einer Umgebung mit starkem Magnetfeld von 10 mT beträgt die induzierte Magnetfeldstärke auf der Oberfläche von Granit weniger als 0,001 mT, während sie auf der Oberfläche von Gusseisen über 8 mT beträgt. Diese natürliche antimagnetische Eigenschaft kann eine reine Messumgebung für IC-Testgeräte schaffen und diese vor externen elektromagnetischen Störungen wie Werkstattmotoren und HF-Signalen schützen. Sie eignet sich besonders für Testszenarien, die extrem empfindlich auf elektromagnetisches Rauschen reagieren, wie Quantenchips und hochpräzise ADCs/DACs.
Drittens hat die praktische Anwendung bemerkenswerte Ergebnisse erzielt
Die Praxis zahlreicher Halbleiterunternehmen hat den Wert von Granitbasen voll unter Beweis gestellt. Nachdem ein weltweit renommierter Hersteller von Halbleiterprüfgeräten eine Granitbasis in seine High-End-5G-Chip-Testplattform integriert hatte, erzielte er erstaunliche Ergebnisse: Die Positioniergenauigkeit der Prüfkarte stieg von ±5 μm auf ±1 μm, die Standardabweichung der Testdaten verringerte sich um 70 %, und die Fehleinschätzungsrate eines einzelnen Tests sank deutlich von 0,5 % auf 0,03 %. Gleichzeitig ist die Vibrationsunterdrückung bemerkenswert. Das Gerät kann den Test starten, ohne auf das Abklingen der Vibration warten zu müssen. Dadurch verkürzt sich der einzelne Testzyklus um 20 % und die jährliche Produktionskapazität steigt um über 3 Millionen Wafer. Darüber hinaus hat die Granitbasis eine Lebensdauer von über 10 Jahren und erfordert keine häufige Wartung. Im Vergleich zu Metallbasen reduzieren sich die Gesamtkosten um mehr als 50 %.
Viertens: Anpassung an Branchentrends und Weiterentwicklung der Prüftechnologie
Mit der Entwicklung fortschrittlicher Gehäusetechnologien (wie Chiplets) und dem Aufkommen neuer Bereiche wie Quantencomputerchips steigen die Anforderungen an die Geräteleistung bei IC-Tests weiter. Auch Granitsockel werden ständig weiterentwickelt und verbessert. Durch Oberflächenbeschichtungen zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit oder die Kombination mit piezoelektrischer Keramik zur aktiven Schwingungskompensation und andere technologische Durchbrüche entwickeln sie sich in eine präzisere und intelligentere Richtung. Granitsockel werden auch in Zukunft mit ihrer herausragenden Leistung die technologische Innovation der Halbleiterindustrie und die hochwertige Entwicklung „chinesischer Chips“ sichern.
Die Wahl einer Granitbasis bedeutet eine präzisere, stabilere und effizientere IC-Testlösung. Ob es sich um die aktuelle Chipprüfung mit fortschrittlichen Prozessen oder die zukünftige Erforschung modernster Technologien handelt, die Granitbasis wird eine unersetzliche und bedeutende Rolle spielen.
Veröffentlichungszeit: 15. Mai 2025