Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл эрчимтэй хөгжиж байгаа өнөө үед IC туршилт нь чипийн гүйцэтгэл, түүний нарийвчлал, тогтвортой байдлыг хангах чухал холбоос болох чипийн гарц, үйлдвэрлэлийн өрсөлдөх чадварт шууд нөлөөлдөг. Чип үйлдвэрлэх үйл явц 3 нм, 2 нм, бүр илүү дэвшилтэт зангилаа руу урагшлах тусам IC туршилтын төхөөрөмжийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд тавигдах шаардлага улам бүр хатуу болж байна. Материалын өвөрмөц шинж чанар, гүйцэтгэлийн давуу талтай боржин чулуун суурь нь IC туршилтын төхөөрөмжийн зайлшгүй "алтан түнш" болсон. Үүний цаана ямар техникийн логик байна вэ?
I. Уламжлалт үндэслэлүүдийн "даах чадваргүй байдал"
IC туршилтын явцад төхөөрөмж нь чипний тээглүүрүүдийн цахилгаан гүйцэтгэл, дохионы бүрэн бүтэн байдал гэх мэтийг нано хэмжээстээр нарийн тодорхойлох шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч уламжлалт металл суурь (цутгамал төмөр, ган гэх мэт) нь практик хэрэглээнд олон асуудлыг илчилсэн.
Нэг талаас металл материалын дулааны тэлэлтийн коэффициент харьцангуй өндөр, ихэвчлэн 10×10⁻⁶/℃-аас дээш байдаг. IC туршилтын төхөөрөмжийг ажиллуулах явцад үүссэн дулаан эсвэл орчны температурын бага зэрэг өөрчлөлт нь металл суурийн дулааны тэлэлт, агшилтыг үүсгэдэг. Жишээлбэл, 1 метрийн урттай цутгамал төмрийн суурь нь температур 10 хэмээр өөрчлөгдөхөд 100 μм хүртэл өргөжиж, агших боломжтой. Ийм хэмжээст өөрчлөлтүүд нь туршилтын датчикийг чипний тээглүүртэй буруу тохируулахад хангалттай бөгөөд ингэснээр муу холбоо барьж, улмаар туршилтын өгөгдлийг гажуудуулахад хүргэдэг.
Нөгөөтэйгүүр, металл суурийн чийгшүүлэх чадвар муу тул тоног төхөөрөмжийн үйл ажиллагааны улмаас үүссэн чичиргээний энергийг хурдан зарцуулахад хүндрэлтэй байдаг. Өндөр давтамжийн дохионы туршилтын хувилбарт тасралтгүй бичил хэлбэлзэл нь их хэмжээний чимээ шуугиан үүсгэж, дохионы бүрэн бүтэн байдлыг шалгах алдааг 30% -иар нэмэгдүүлнэ. Түүнчлэн, металл материалууд нь соронзон мэдрэмж өндөртэй бөгөөд туршилтын төхөөрөмжийн цахилгаан соронзон дохиотой нэгдэх хандлагатай байдаг бөгөөд энэ нь эргүүлэг гүйдлийн алдагдал, гистерезисийн нөлөөг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь нарийн хэмжилтийн нарийвчлалд саад болдог.
II. Боржин чулуун суурийн "хатуу хүч"
Нарийвчлалтай хэмжилт хийх үндэс суурийг тавьсан дулааны дээд зэргийн тогтвортой байдал
Боржин чулуу нь кварц, хээрийн жонш зэрэг эрдсийн талстуудыг ионы болон ковалент холбоогоор нягт холбосноор үүсдэг. Түүний дулааны тэлэлтийн коэффициент нь маш бага бөгөөд ердөө 0.6-5×10⁻⁶/℃ буюу металл материалын 1/2-1/20 орчим юм. Температур 10 градусаар өөрчлөгдсөн ч 1 метр урт боржин чулуун суурийн тэлэлт, агшилт нь 50 нм-ээс бага бөгөөд бараг "тэг хэв гажилт"-д хүрдэг. Үүний зэрэгцээ боржингийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь ердөө 2-3 Вт/(м · К) бөгөөд энэ нь металлын дулаан дамжуулалтын 1/20-аас бага байна. Энэ нь төхөөрөмжийн дулаан дамжуулалтаас үр дүнтэйгээр сэргийлж, суурийн гадаргуугийн температурыг жигд байлгаж, туршилтын датчик ба чип нь харьцангуй тогтмол байрлалыг үргэлж хадгалж байдаг.
2. Хэт хүчтэй чичиргээ дарах нь туршилтын тогтвортой орчинг бүрдүүлдэг
Боржингийн доторх өвөрмөц талст согог, ширхэгийн хилийн гулсах бүтэц нь түүнийг хүчтэй энергийг тараах чадвартай бөгөөд 0.3-0.5 хүртэл чийгшүүлэх харьцаатай бөгөөд энэ нь металл суурийнхаас зургаа дахин их юм. Туршилтын мэдээллээс харахад 100 Гц чичиргээний өдөөлтөд боржин чулуун суурийн чичиргээ саарах хугацаа ердөө 0.1 секунд байхад цутгамал төмрийн суурийнх 0.8 секунд байна. Энэ нь боржин чулуун суурь нь тоног төхөөрөмжийг асаах, унтраах, гадны нөлөөлөл гэх мэтийн чичиргээг агшин зуур дарж, туршилтын платформын чичиргээний далайцыг ±1μm-ийн дотор удирдаж, нано хэмжээст датчикуудын байрлалыг тогтвортой байлгах баталгаа болдог гэсэн үг юм.
3. Байгалийн эсрэг соронзон шинж чанар, цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоог арилгах
Боржин чулуу нь ойролцоогоор -10 ⁻⁵ соронзон мэдрэгчтэй диамагнит материал юм. Дотоод электронууд нь химийн холбоонд хос хосоороо оршдог ба гадны соронзон орны нөлөөгөөр туйлширдаггүй. 10мТ хүчтэй соронзон орны орчинд боржингийн гадаргуу дээрх индукцийн соронзон орны эрч хүч 0.001mT-аас бага, харин цутгамал төмрийн гадаргуу дээр 8мТ-аас дээш өндөр байдаг. Энэхүү байгалийн эсрэг соронзон шинж чанар нь IC туршилтын төхөөрөмжийг хэмжих цэвэр орчныг бүрдүүлж, цехийн мотор, RF дохио зэрэг гадны цахилгаан соронзон хөндлөнгийн нөлөөллөөс хамгаалдаг. Энэ нь ялангуяа квант чип, өндөр нарийвчлалтай ADC/Dac зэрэг цахилгаан соронзон шуугианд маш мэдрэмтгий хувилбаруудыг туршихад тохиромжтой.
Гуравдугаарт, практик хэрэглээ нь гайхалтай үр дүнд хүрсэн
Олон тооны хагас дамжуулагч аж ахуйн нэгжүүдийн туршлага нь боржингийн суурийн үнэ цэнийг бүрэн харуулсан. Дэлхийд нэр хүндтэй хагас дамжуулагчийн туршилтын тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгч дээд зэрэглэлийн 5G чип туршилтын платформдоо боржин чулуун суурийг ашигласны дараа гайхалтай үр дүнд хүрсэн: датчикийн картын байршлын нарийвчлал ±5μm-ээс ±1μm хүртэл нэмэгдэж, туршилтын өгөгдлийн стандарт хазайлт 70%-иар буурч, нэг удаагийн туршилтын алдаа 0%-иар буурчээ. 0.03%. Үүний зэрэгцээ чичиргээ дарах нөлөө нь гайхалтай юм. Тоног төхөөрөмж нь чичиргээ задрахыг хүлээлгүйгээр туршилтыг эхлүүлж, нэг удаагийн туршилтын мөчлөгийг 20%-иар богиносгож, жилийн үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг 3 сая гаруй ширхэг хавтангаар нэмэгдүүлэх боломжтой. Үүнээс гадна боржин чулуун суурь нь 10 гаруй жилийн хугацаатай бөгөөд байнгын засвар үйлчилгээ шаарддаггүй. Металл суурьтай харьцуулахад түүний нийт өртөг 50% -иас илүү буурсан байна.
Дөрөвдүгээрт, үйлдвэрлэлийн чиг хандлагад дасан зохицож, туршилтын технологийн шинэчлэлийг удирдан чиглүүлнэ
Сав баглаа боодлын дэвшилтэт технологи (Chiplet гэх мэт) хөгжиж, квант тооцооллын чип зэрэг шинээр гарч ирж буй салбарууд нэмэгдэхийн хэрээр IC туршилтын төхөөрөмжийн гүйцэтгэлд тавигдах шаардлагууд нэмэгдсээр байх болно. Боржин чулуун суурь нь мөн байнга шинэчлэгдэж, шинэчлэгдэж байдаг. Элэгдлийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэхийн тулд гадаргууг бүрэх боловсруулалтаар эсвэл пьезоэлектрик керамиктай хослуулан чичиргээний идэвхтэй нөхөн олговор болон бусад технологийн дэвшлийг бий болгосноор тэд илүү нарийвчлалтай, ухаалаг чиглэл рүү явж байна. Ирээдүйд боржин чулуун бааз нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн технологийн шинэчлэл, "хятад чип"-ийн өндөр чанартай бүтээн байгуулалтыг гайхалтай гүйцэтгэлээр үргэлжлүүлэн хамгаалах болно.
Боржингийн суурийг сонгох нь илүү нарийвчлалтай, тогтвортой, үр ашигтай IC туршилтын шийдлийг сонгох явдал юм. Энэ нь одоогийн дэвшилтэт процессын чип туршилт эсвэл хамгийн сүүлийн үеийн технологийн ирээдүйн хайгуулын аль нь ч бай, боржин чулуун суурь нь орлуулшгүй бөгөөд чухал үүрэг гүйцэтгэх болно.
Шуудангийн цаг: 2025-05-15