Gaur egun, erdieroaleen industriaren garapen azkarrarekin, IC probak, txipen errendimendua bermatzeko lotura erabakigarria den heinean, haien zehaztasunak eta egonkortasunak zuzenean eragiten dute txipen errendimendu-tasan eta industriaren lehiakortasunean. Txip fabrikazio prozesua 3nm, 2nm eta nodo aurreratuagoetara aurrera egiten jarraitzen duen heinean, IC probak egiteko ekipoen osagai nagusien eskakizunak gero eta zorrotzagoak dira. Granitozko oinarriak, beren material propietate bereziekin eta errendimendu abantailak dituztela, ezinbesteko "urrezko bazkide" bihurtu dira IC probak egiteko ekipoetarako. Zein logika tekniko dago horren atzean?
I. Oinarri tradizionalen "aurre egiteko ezintasuna"
IC probak egiteko prozesuan, ekipamenduak txiparen pinen errendimendu elektrikoa, seinalearen osotasuna eta abar zehatz-mehatz detektatu behar ditu nanoeskalan. Hala ere, ohiko metal oinarriek (burdina eta altzairua, adibidez) arazo asko sortu dituzte aplikazio praktikoetan.
Alde batetik, material metalikoen hedapen termikoaren koefizientea nahiko altua da, normalean 10×10⁻⁶/℃-tik gorakoa. IC probak egiteko ekipoen funtzionamenduan zehar sortutako beroak edo giro-tenperaturaren aldaketa txikiek ere oinarri metalikoaren hedapen eta uzkurdura termiko nabarmenak eragin ditzakete. Adibidez, metro 1eko luzera duen burdinurtuzko oinarri batek 100 μm-raino zabaldu eta uzkurtu daiteke tenperatura 10 ℃ aldatzen denean. Dimentsio-aldaketa horiek nahikoak dira proba-zunda txiparen pinekin deslerrokatzeko, kontaktu eskasa eraginez eta, ondorioz, proba-datuen distortsioa eraginez.
Bestalde, metalezko oinarriaren moteltze-errendimendua eskasa da, eta horrek zaildu egiten du ekipamenduaren funtzionamenduak sortutako bibrazio-energia azkar kontsumitzea. Maiztasun handiko seinaleen probak egiteko eszenatokian, mikrooszilazio jarraituak zarata handia sartuko du, seinalearen osotasun-proben errorea % 30 baino gehiago handituz. Gainera, metalezko materialek suszeptibilitate magnetiko handia dute eta proba-ekipoen seinale elektromagnetikoekin akoplatzeko joera dute, korronte zurrunbilotsuen galerak eta histereesi efektuak sortuz, eta horrek neurketa zehatzen zehaztasunean eragina du.
Ii. Granitozko oinarrien "indar gogorra"
Egonkortasun termiko gorena, neurketa zehatzerako oinarriak ezarriz
Granitoa kuartzoa eta feldespatoa bezalako kristal mineralen konbinazio estuaz sortzen da, lotura ioniko eta kobalenteen bidez. Bere hedapen termikoaren koefizientea oso baxua da, 0,6-5×10⁻⁶/℃ baino ez, hau da, gutxi gorabehera material metalikoena baino 1/2-1/20. Tenperatura 10℃-tan aldatzen bada ere, metro 1eko granitozko oinarriaren hedapena eta uzkurdura 50nm baino txikiagoa da, ia "zero deformazioa" lortuz. Bitartean, granitoaren eroankortasun termikoa 2-3 W/(m · K) baino ez da, hau da, metalena baino 1/20 baino gutxiago. Ekipamenduaren bero-eroankortasuna eraginkortasunez eragotzi dezake, oinarriaren gainazaleko tenperatura uniforme mantentzen du eta proba-zundak eta txipak beti posizio erlatibo konstantea mantentzen dutela ziurtatu.
2. Bibrazio-kentze super indartsuak proba-ingurune egonkorra sortzen du
Granitoaren barruko kristal-akats bereziek eta ale-mugako irristatze-egiturak energia xahutzeko gaitasun handia ematen diote, 0,3-0,5erainoko moteltze-erlazioarekin, hau da, oinarri metalikoarena baino sei aldiz gehiago. Datu esperimentalek erakusten dute 100Hz-ko bibrazio-kitzikapenaren pean, granitozko oinarriaren bibrazio-atenuazio-denbora 0,1 segundokoa baino ez dela, eta burdinurtuzko oinarriarena, berriz, 0,8 segundokoa. Horrek esan nahi du granitozko oinarriak berehala ken ditzakeela ekipamendua abiaraztean eta itzaltzean, kanpoko inpaktuetan eta abarretan eragindako bibrazioak, eta proba-plataformaren bibrazio-anplitudea ±1μm-ren barruan kontrola dezakeela, nanoeskalako zunden kokapenerako berme egonkorra eskainiz.
3. Ezaugarri antimagnetiko naturalak, interferentzia elektromagnetikoak ezabatuz
Granitoa -10 ⁻⁵ inguruko suszeptibilitate magnetikoa duen material diamagnetikoa da. Barneko elektroiak bikoteka daude lotura kimikoen barruan eta ia inoiz ez dira polarizatzen kanpoko eremu magnetikoek. 10 mT-ko eremu magnetiko indartsuko ingurune batean, granitoaren gainazalean induzitutako eremu magnetikoaren intentsitatea 0,001 mT baino txikiagoa da, burdinurtuaren gainazalean, berriz, 8 mT baino gehiagokoa. Propietate antimagnetiko natural honek neurketa-ingurune purua sor dezake IC probak egiteko ekipoetarako, kanpoko interferentzia elektromagnetikoetatik babestuz, hala nola tailerreko motorretatik eta RF seinaleetatik. Bereziki egokia da zarata elektromagnetikoarekiko oso sentikorrak diren probak egiteko, hala nola txip kuantikoetarako eta zehaztasun handiko ADC/DACetarako.
Hirugarrenik, aplikazio praktikoak emaitza bikainak lortu ditu
Hainbat erdieroaleen enpresaren praktikek granitozko oinarrien balioa guztiz frogatu dute. Mundu osoan ezaguna den erdieroaleen probak egiteko ekipamenduen fabrikatzaile batek granitozko oinarri bat hartu ondoren bere goi-mailako 5G txiparen probak egiteko plataforman, emaitza harrigarriak lortu zituen: zunda-txartelaren kokapen-zehaztasuna ±5μm-tik ±1μm-ra igo zen, proba-datuen desbideratze estandarra %70 jaitsi zen, eta proba bakarreko akatsen tasa nabarmen jaitsi zen %0,5etik %0,03ra. Bitartean, bibrazioaren kentzeko efektua nabarmena da. Ekipamenduak proba has dezake bibrazioa gutxitu arte itxaron gabe, proba-ziklo bakarra %20 laburtuz eta urteko ekoizpen-ahalmena 3 milioi oblea baino gehiago handituz. Gainera, granitozko oinarriak 10 urte baino gehiagoko iraupena du eta ez du mantentze-lan maizrik behar. Metalezko oinarriekin alderatuta, bere kostu orokorra %50 baino gehiago murrizten da.
Laugarrenik, industria-joeretara egokitu eta probak egiteko teknologiaren eguneratzea gidatu
Ontziratze-teknologia aurreratuen garapenarekin (adibidez, Chiplet) eta konputazio kuantikoko txipak bezalako eremu berrien gorakadarekin, IC probetan gailuen errendimenduaren eskakizunak handitzen jarraituko dute. Granitozko oinarriak ere etengabe berritzen eta hobetzen ari dira. Higaduraren aurkako erresistentzia hobetzeko gainazaleko estalduraren tratamenduaren bidez edo bibrazio-konpentsazio aktiboa eta beste aurrerapen teknologiko batzuk lortzeko zeramika piezoelektrikoekin konbinatuz, norabide zehatzago eta adimentsuago baterantz doaz. Etorkizunean, granitozko oinarriak erdieroaleen industriaren berrikuntza teknologikoa eta "txipa txinatarraren" garapen bikaina babesten jarraituko du, bere errendimendu bikainarekin.
Granitozko oinarri bat aukeratzea IC probak egiteko irtenbide zehatzagoa, egonkorragoa eta eraginkorragoa aukeratzea da. Gaur egungo prozesu aurreratuen txiparen probak edo etorkizuneko punta-puntako teknologien esplorazioa izan, granitozko oinarriak ordezkaezina eta garrantzitsua den zeregina izango du.
Argitaratze data: 2025eko maiatzaren 15a