Ինչո՞ւ ինտեգրալ սխեմայի փորձարկման սարքավորումները չեն կարող գործել առանց գրանիտե հիմքի։ Խորությամբ բացահայտեք դրա հետևում կանգնած տեխնիկական կոդը։

Այսօր, կիսահաղորդչային արդյունաբերության արագ զարգացման հետ մեկտեղ, ինտեգրալ սխեմաների թեստավորումը, որպես չիպերի աշխատանքի, ճշգրտության և կայունության ապահովման կարևոր օղակ, անմիջականորեն ազդում է չիպերի արտադրողականության և արդյունաբերության մրցունակության վրա: Քանի որ չիպերի արտադրության գործընթացը շարունակում է զարգանալ դեպի 3 նմ, 2 նմ և նույնիսկ ավելի առաջադեմ հանգույցներ, ինտեգրալ սխեմաների թեստավորման սարքավորումների հիմնական բաղադրիչների նկատմամբ պահանջները գնալով ավելի խիստ են դառնում: Գրանիտե հիմքերը, իրենց եզակի նյութական հատկություններով և կատարողականի առավելություններով, դարձել են ինտեգրալ սխեմաների թեստավորման սարքավորումների անփոխարինելի «ոսկե գործընկեր»: Ի՞նչ տեխնիկական տրամաբանություն է թաքնված սրա հետևում:
I. Ավանդական հիմքերի «հաղթահարելու անկարողությունը»
Ինտեգրալ սխեմայի փորձարկման գործընթացի ընթացքում սարքավորումները պետք է ճշգրտորեն որոշեն չիպի միացումների էլեկտրական կատարողականությունը, ազդանշանի ամբողջականությունը և այլն նանոմասշտաբով: Այնուամենայնիվ, ավանդական մետաղական հիմքերը (օրինակ՝ թուջը և պողպատը) գործնական կիրառություններում բազմաթիվ խնդիրներ են բացահայտել:
Մի կողմից, մետաղական նյութերի ջերմային ընդարձակման գործակիցը համեմատաբար բարձր է, սովորաբար գերազանցում է 10×10⁻⁶/℃-ը: Ինտեգրալ սխեմայի փորձարկման սարքավորումների աշխատանքի ընթացքում առաջացող ջերմությունը կամ նույնիսկ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի աննշան փոփոխությունները կարող են առաջացնել մետաղական հիմքի զգալի ջերմային ընդարձակում և կծկում: Օրինակ, 1 մետր երկարությամբ թուջե հիմքը կարող է ընդարձակվել և կծկվել մինչև 100 մկմ, երբ ջերմաստիճանը փոխվում է 10℃-ով: Նման չափսերի փոփոխությունները բավարար են փորձարկման զոնդը չիպի քորոցների հետ սխալ դասավորելու համար, ինչը հանգեցնում է վատ շփման և հետագայում փորձարկման տվյալների աղավաղման:

Մյուս կողմից, մետաղական հիմքի մարման արդյունավետությունը վատ է, ինչը դժվարացնում է սարքավորումների աշխատանքի ընթացքում առաջացող տատանումների էներգիայի արագ սպառումը: Բարձր հաճախականության ազդանշանների փորձարկման դեպքում անընդհատ միկրոտատանումները կառաջացնեն մեծ քանակությամբ աղմուկ, ինչը ազդանշանի ամբողջականության փորձարկման սխալը կմեծացնի ավելի քան 30%-ով: Բացի այդ, մետաղական նյութերն ունեն բարձր մագնիսական ընկալունակություն և հակված են միանալու փորձարկման սարքավորումների էլեկտրամագնիսական ազդանշաններին, ինչը հանգեցնում է պտույտային հոսանքի կորուստների և հիստերեզիսի էֆեկտների, որոնք խանգարում են ճշգրիտ չափումների ճշգրտությանը:
Ii. Գրանիտե հիմքերի «հզոր ամրությունը»
Առավելագույն ջերմային կայունություն, որը հիմք է դնում ճշգրիտ չափման համար
Գրանիտը ձևավորվում է հանքային բյուրեղների, ինչպիսիք են քվարցը և դաշտային սպաթը, ամուր միաձուլումից՝ իոնային և կովալենտ կապերի միջոցով: Դրա ջերմային ընդարձակման գործակիցը չափազանց ցածր է՝ ընդամենը 0.6-5×10⁻⁶/℃, որը մոտավորապես կազմում է մետաղական նյութերի ջերմաստիճանի 1/2-1/20-ը: Նույնիսկ եթե ջերմաստիճանը փոխվում է 10℃-ով, 1 մետր երկարությամբ գրանիտե հիմքի ընդարձակումն ու կծկումը կազմում է 50 նմ-ից պակաս, գրեթե հասնելով «զրոյական դեֆորմացիայի»: Միևնույն ժամանակ, գրանիտի ջերմահաղորդականությունը կազմում է ընդամենը 2-3 Վտ/(մ · Կ), որը մետաղների ջերմահաղորդականության 1/20-ից պակաս է: Այն կարող է արդյունավետորեն կանխել սարքավորումների ջերմահաղորդականությունը, պահպանել հիմքի մակերեսի ջերմաստիճանը միատարր և ապահովել, որ փորձարկման զոնդը և չիպը միշտ պահպանեն հաստատուն հարաբերական դիրք:
2. Գերուժեղ թրթռման ճնշումը ստեղծում է կայուն փորձարկման միջավայր
Գրանիտի ներսում եզակի բյուրեղային արատները և հատիկների սահմանային սահող կառուցվածքը այն օժտում են էներգիայի ուժեղ ցրման ունակությամբ՝ մինչև 0.3-0.5 մարման հարաբերակցությամբ, որը մետաղական հիմքի համեմատ վեց անգամ ավելի է: Փորձարարական տվյալները ցույց են տալիս, որ 100 Հց հաճախականությամբ տատանումների ազդեցության տակ գրանիտե հիմքի տատանումների մարման ժամանակը կազմում է ընդամենը 0.1 վայրկյան, մինչդեռ թուջե հիմքինը՝ 0.8 վայրկյան: Սա նշանակում է, որ գրանիտե հիմքը կարող է անմիջապես ճնշել սարքավորումների միացման և անջատման, արտաքին ազդեցությունների և այլնի հետևանքով առաջացած տատանումները և կառավարել փորձարկման հարթակի տատանումների ամպլիտուդը ±1 մկմ սահմաններում՝ ապահովելով նանոմասշտաբի զոնդերի դիրքավորման կայուն երաշխիք:
3. Բնական հակամագնիսական հատկություններ, որոնք վերացնում են էլեկտրամագնիսական միջամտությունը
Գրանիտը դիամագնիսական նյութ է՝ մոտավորապես -10⁻⁵ մագնիսական ընկալունակությամբ։ Ներքին էլեկտրոնները գոյություն ունեն զույգերով քիմիական կապերի մեջ և գրեթե երբեք չեն բևեռացվում արտաքին մագնիսական դաշտերով։ 10 մՏ ուժեղ մագնիսական դաշտի միջավայրում գրանիտի մակերեսին ինդուկցված մագնիսական դաշտի ինտենսիվությունը 0.001 մՏ-ից պակաս է, մինչդեռ թուջի մակերեսին այն հասնում է 8 մՏ-ից բարձրի։ Այս բնական հակամագնիսական հատկությունը կարող է ստեղծել մաքուր չափման միջավայր ինտեգրալ սխեմաների փորձարկման սարքավորումների համար՝ պաշտպանելով դրանք արտաքին էլեկտրամագնիսական միջամտությունից, ինչպիսիք են արհեստանոցային շարժիչները և ռադիոհաճախականության ազդանշանները։ Այն հատկապես հարմար է էլեկտրամագնիսական աղմուկի նկատմամբ չափազանց զգայուն սցենարների փորձարկման համար, ինչպիսիք են քվանտային չիպերը և բարձր ճշգրտության ADC/DAC-ները։
Երրորդ, գործնական կիրառումը հանգեցրել է ուշագրավ արդյունքների
Բազմաթիվ կիսահաղորդչային ձեռնարկությունների գործելակերպը լիովին ցույց է տվել գրանիտե հիմքերի արժեքը: Այն բանից հետո, երբ համաշխարհային ճանաչում ունեցող կիսահաղորդչային փորձարկման սարքավորումների արտադրողը գրանիտե հիմքը ներդրեց իր բարձրակարգ 5G չիպերի փորձարկման հարթակում, այն հասավ զարմանալի արդյունքների. զոնդի քարտի դիրքորոշման ճշգրտությունը ±5μm-ից աճել է մինչև ±1μm, փորձարկման տվյալների ստանդարտ շեղումը նվազել է 70%-ով, իսկ մեկ փորձարկման սխալ գնահատման մակարդակը զգալիորեն նվազել է՝ 0.5%-ից մինչև 0.03%: Միևնույն ժամանակ, թրթռման ճնշման ազդեցությունը ուշագրավ է: Սարքավորումը կարող է սկսել փորձարկումը՝ առանց սպասելու թրթռման թուլացմանը, ինչը 20%-ով կրճատում է մեկ փորձարկման ցիկլը և տարեկան արտադրական հզորությունը մեծացնում ավելի քան 3 միլիոն վաֆլիով: Բացի այդ, գրանիտե հիմքն ունի ավելի քան 10 տարվա կյանքի տևողություն և հաճախակի սպասարկում չի պահանջում: Մետաղական հիմքերի համեմատ, դրա ընդհանուր արժեքը կրճատվել է ավելի քան 50%-ով:
Չորրորդ՝ հարմարվել արդյունաբերական միտումներին և առաջնորդել փորձարկման տեխնոլոգիայի արդիականացումը
Առաջադեմ փաթեթավորման տեխնոլոգիաների (օրինակ՝ Չիպլետի) զարգացման և քվանտային հաշվարկային չիպերի նման զարգացող ոլորտների զարգացման հետ մեկտեղ, ինտեգրալ սխեմաների փորձարկման սարքերի կատարողականության պահանջները կշարունակեն աճել: Գրանիտե հիմքերը նույնպես անընդհատ նորարարություններ են կատարում և կատարելագործվում: Մակերեսային ծածկույթի մշակման միջոցով՝ մաշվածության դիմադրությունը բարձրացնելու կամ պիեզոէլեկտրական կերամիկայի հետ համատեղելով՝ ակտիվ տատանումների փոխհատուցման և այլ տեխնոլոգիական առաջընթացների հասնելու համար, դրանք շարժվում են դեպի ավելի ճշգրիտ և խելացի ուղղություն: Ապագայում գրանիտե հիմքը կշարունակի պաշտպանել կիսահաղորդչային արդյունաբերության տեխնոլոգիական նորարարությունը և «չինական չիպերի» բարձրորակ զարգացումը՝ իր բացառիկ կատարողականությամբ:

Գրանիտե հիմքի ընտրությունը նշանակում է ավելի ճշգրիտ, կայուն և արդյունավետ ինտեգրալ սխեմաների փորձարկման լուծում ընտրել: Անկախ նրանից, թե դա ներկայիս առաջադեմ գործընթացային չիպերի փորձարկումն է, թե առաջադեմ տեխնոլոգիաների ապագա ուսումնասիրությունը, գրանիտե հիմքը կխաղա անփոխարինելի և նշանակալի դեր: