ในปัจจุบัน ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ การทดสอบ IC ถือเป็นส่วนสำคัญในการรับประกันประสิทธิภาพของชิป ความแม่นยำและความเสถียรของการทดสอบส่งผลโดยตรงต่ออัตราผลผลิตของชิปและความสามารถในการแข่งขันของอุตสาหกรรม เนื่องจากกระบวนการผลิตชิปยังคงก้าวหน้าไปสู่ระดับ 3 นาโนเมตร 2 นาโนเมตร และระดับที่สูงกว่านั้น ความต้องการของส่วนประกอบหลักในอุปกรณ์ทดสอบ IC จึงเข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ ฐานหินแกรนิต ด้วยคุณสมบัติของวัสดุที่เป็นเอกลักษณ์และข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพ จึงกลายเป็น "พันธมิตรทองคำ" ที่ขาดไม่ได้สำหรับอุปกรณ์ทดสอบ IC อะไรคือตรรกะทางเทคนิคที่อยู่เบื้องหลังเรื่องนี้?
I. "ความไม่สามารถรับมือได้" ของฐานรากแบบดั้งเดิม
ในกระบวนการทดสอบไอซี อุปกรณ์จำเป็นต้องตรวจจับประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของขาชิป ความสมบูรณ์ของสัญญาณ ฯลฯ ในระดับนาโนได้อย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม ฐานโลหะแบบดั้งเดิม (เช่น เหล็กหล่อและเหล็กกล้า) ได้เปิดเผยปัญหามากมายในการใช้งานจริง
ในอีกด้านหนึ่ง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุโลหะค่อนข้างสูง โดยปกติจะสูงกว่า 10×10⁻⁶/℃ ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ทดสอบ IC หรือแม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของอุณหภูมิแวดล้อมก็สามารถทำให้ฐานโลหะขยายตัวและหดตัวอย่างมากได้ ตัวอย่างเช่น ฐานเหล็กหล่อที่มีความยาว 1 เมตร สามารถขยายตัวและหดตัวได้มากถึง 100 ไมโครเมตร เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป 10℃ การเปลี่ยนแปลงมิติดังกล่าวมากพอที่จะทำให้หัววัดทดสอบไม่ตรงกับขาของชิป ส่งผลให้การสัมผัสไม่ดีและทำให้ข้อมูลการทดสอบผิดเพี้ยนไปในที่สุด
ในทางกลับกัน ประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนของฐานโลหะไม่ดี ทำให้ยากต่อการใช้พลังงานจากการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นจากการทำงานของอุปกรณ์อย่างรวดเร็ว ในสถานการณ์การทดสอบสัญญาณความถี่สูง การสั่นสะเทือนขนาดเล็กอย่างต่อเนื่องจะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนจำนวนมาก เพิ่มข้อผิดพลาดในการทดสอบความสมบูรณ์ของสัญญาณมากกว่า 30% นอกจากนี้ วัสดุโลหะยังมีค่าความไวต่อสนามแม่เหล็กสูงและมีแนวโน้มที่จะเกิดการเหนี่ยวนำกับสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าของอุปกรณ์ทดสอบ ส่งผลให้เกิดการสูญเสียกระแสไหลวนและผลกระทบจากฮิสเทอรีซิส ซึ่งรบกวนความแม่นยำของการวัดที่แม่นยำ
2. ความแข็งแกร่งขั้นสุดของฐานหินแกรนิต
เสถียรภาพทางความร้อนขั้นสูงสุด ซึ่งเป็นรากฐานสำหรับการวัดที่แม่นยำ
หินแกรนิตเกิดจากการรวมตัวกันอย่างแน่นหนาของผลึกแร่ เช่น ควอตซ์และเฟลด์สปาร์ ผ่านพันธะไอออนิกและพันธะโคเวเลนต์ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของหินแกรนิตต่ำมาก เพียง 0.6-5×10⁻⁶/℃ ซึ่งประมาณ 1/2-1/20 ของวัสดุโลหะ แม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงไป 10℃ การขยายตัวและการหดตัวของฐานหินแกรนิตยาว 1 เมตร จะน้อยกว่า 50 นาโนเมตร เกือบจะเรียกได้ว่า "การเสียรูปเป็นศูนย์" ในขณะเดียวกัน ค่าการนำความร้อนของหินแกรนิตอยู่ที่เพียง 2-3 W/(m · K) ซึ่งน้อยกว่า 1/20 ของโลหะ สามารถป้องกันการนำความร้อนของอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ รักษาอุณหภูมิพื้นผิวของฐานให้สม่ำเสมอ และทำให้หัววัดและชิปอยู่ในตำแหน่งสัมพัทธ์ที่คงที่เสมอ
2. ระบบลดแรงสั่นสะเทือนที่มีประสิทธิภาพสูงช่วยสร้างสภาพแวดล้อมการทดสอบที่เสถียร
ข้อบกพร่องของผลึกที่เป็นเอกลักษณ์และโครงสร้างการเลื่อนของขอบเกรนภายในหินแกรนิต ทำให้หินแกรนิตมีคุณสมบัติในการกระจายพลังงานสูง โดยมีอัตราส่วนการหน่วงสูงถึง 0.3-0.5 ซึ่งมากกว่าฐานโลหะถึงหกเท่า ข้อมูลจากการทดลองแสดงให้เห็นว่า ภายใต้การกระตุ้นด้วยการสั่นสะเทือนที่ 100 เฮิรตซ์ เวลาในการลดทอนการสั่นสะเทือนของฐานหินแกรนิตอยู่ที่เพียง 0.1 วินาที ในขณะที่ฐานเหล็กหล่ออยู่ที่ 0.8 วินาที ซึ่งหมายความว่าฐานหินแกรนิตสามารถลดการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการเริ่มต้นและหยุดการทำงานของอุปกรณ์ แรงกระแทกจากภายนอก ฯลฯ ได้ทันที และควบคุมความ amplitud ของการสั่นสะเทือนของแท่นทดสอบให้อยู่ภายใน ±1 ไมโครเมตร ทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรในการวางตำแหน่งของหัววัดระดับนาโน
3. คุณสมบัติป้องกันสนามแม่เหล็กตามธรรมชาติ ช่วยขจัดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า
หินแกรนิตเป็นวัสดุไดอะแมกเนติกที่มีค่าความไวต่อสนามแม่เหล็กประมาณ -10⁻⁵ อิเล็กตรอนภายในจะอยู่เป็นคู่ๆ ภายในพันธะเคมีและแทบจะไม่ถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กภายนอก ในสภาพแวดล้อมที่มีสนามแม่เหล็กแรงสูงถึง 10 มิลลิเทสลา ความเข้มของสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำบนพื้นผิวของหินแกรนิตจะน้อยกว่า 0.001 มิลลิเทสลา ในขณะที่บนพื้นผิวของเหล็กหล่ออาจสูงถึงมากกว่า 8 มิลลิเทสลา คุณสมบัติต้านแม่เหล็กตามธรรมชาติเช่นนี้สามารถสร้างสภาพแวดล้อมการวัดที่บริสุทธิ์สำหรับอุปกรณ์ทดสอบ IC ปกป้องอุปกรณ์จากสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก เช่น มอเตอร์ในโรงงานและสัญญาณ RF เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์การทดสอบที่ไวต่อสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างมาก เช่น ชิปควอนตัมและ ADC/DAC ความแม่นยำสูง
ประการที่สาม การนำไปประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติได้ผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง
การใช้งานจริงของบริษัทผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์จำนวนมากได้แสดงให้เห็นถึงคุณค่าของฐานหินแกรนิตอย่างเต็มที่ หลังจากที่ผู้ผลิตอุปกรณ์ทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีชื่อเสียงระดับโลกนำฐานหินแกรนิตมาใช้ในแพลตฟอร์มทดสอบชิป 5G ระดับไฮเอนด์ ก็ได้ผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง: ความแม่นยำในการวางตำแหน่งของโพรบการ์ดเพิ่มขึ้นจาก ±5 ไมโครเมตร เป็น ±1 ไมโครเมตร ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของข้อมูลการทดสอบลดลง 70% และอัตราความผิดพลาดในการทดสอบแต่ละครั้งลดลงอย่างมากจาก 0.5% เหลือ 0.03% ในขณะเดียวกัน ผลการลดแรงสั่นสะเทือนก็โดดเด่น อุปกรณ์สามารถเริ่มการทดสอบได้โดยไม่ต้องรอให้แรงสั่นสะเทือนลดลง ซึ่งช่วยลดรอบการทดสอบแต่ละครั้งลง 20% และเพิ่มกำลังการผลิตต่อปีได้มากกว่า 3 ล้านเวเฟอร์ นอกจากนี้ ฐานหินแกรนิตยังมีอายุการใช้งานมากกว่า 10 ปี และไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาบ่อย เมื่อเทียบกับฐานโลหะแล้ว ต้นทุนโดยรวมลดลงมากกว่า 50%
ประการที่สี่ ปรับตัวให้เข้ากับแนวโน้มอุตสาหกรรมและเป็นผู้นำในการยกระดับเทคโนโลยีการทดสอบ
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง (เช่น Chiplet) และการเติบโตของสาขาใหม่ๆ เช่น ชิปคอมพิวเตอร์ควอนตัม ความต้องการด้านประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในการทดสอบ IC จะเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ฐานหินแกรนิตเองก็มีการพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเช่นกัน ไม่ว่าจะเป็นการเคลือบผิวเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ หรือการผสมกับเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกเพื่อชดเชยการสั่นสะเทือน และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอื่นๆ ทำให้ฐานหินแกรนิตมุ่งไปสู่ทิศทางที่แม่นยำและชาญฉลาดมากขึ้น ในอนาคต ฐานหินแกรนิตจะยังคงปกป้องนวัตกรรมทางเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และการพัฒนาคุณภาพสูงของ "ชิปจีน" ด้วยประสิทธิภาพที่โดดเด่นต่อไป
การเลือกใช้ฐานหินแกรนิตหมายถึงการเลือกโซลูชันการทดสอบ IC ที่แม่นยำ เสถียร และมีประสิทธิภาพมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นการทดสอบชิปด้วยกระบวนการขั้นสูงในปัจจุบันหรือการสำรวจเทคโนโลยีล้ำสมัยในอนาคต ฐานหินแกรนิตจะมีบทบาทสำคัญและไม่อาจทดแทนได้
วันที่เผยแพร่: 15 พฤษภาคม 2568