የአይሲ የሙከራ መሳሪያዎች ያለ ግራናይት ቤዝ ማድረግ የማይችሉት ለምንድን ነው? ከበስተጀርባው ያለውን የቴክኒክ ኮድ በጥልቀት ይግለጹ።

ዛሬ፣ የሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ፈጣን እድገት፣ የIC ሙከራ፣ የቺፖችን አፈጻጸም ለማረጋገጥ ወሳኝ አገናኝ እንደመሆኑ መጠን፣ ትክክለኛነቱ እና መረጋጋት በቀጥታ የቺፖችን የምርት መጠን እና የኢንዱስትሪውን ተወዳዳሪነት ይነካል። የቺፕ ማምረቻ ሂደት ወደ 3nm፣ 2nm እና የበለጠ የላቁ ኖዶች እየገፋ ሲሄድ፣ በIC የሙከራ መሳሪያዎች ውስጥ ለዋና ዋና ክፍሎች የሚያስፈልጉ መስፈርቶች ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጠበቡ መጥተዋል። ልዩ የቁሳቁስ ባህሪያቸው እና የአፈጻጸም ጥቅሞቻቸው ያሉት የግራናይት መሠረቶች ለIC የሙከራ መሳሪያዎች የማይተካከሉ "ወርቃማ አጋር" ሆነዋል። ከዚህ በስተጀርባ ምን ቴክኒካዊ አመክንዮ አለ?
I. የባህላዊ መሰረቶችን "ለመቋቋም አለመቻል"
በIC የሙከራ ሂደት ወቅት፣ መሳሪያዎቹ በናኖስኬል ውስጥ የቺፕ ፒኖችን የኤሌክትሪክ አፈጻጸም፣ የሲግናል ትክክለኛነት፣ ወዘተ በትክክል መለየት አለባቸው። ሆኖም ግን፣ ባህላዊ የብረት መሠረቶች (እንደ ብረት እና ብረት ያሉ) በተግባራዊ አተገባበር ላይ ብዙ ችግሮችን አጋልጠዋል።
በአንድ በኩል፣ የብረታ ብረት ቁሶች የሙቀት መስፋፋት ኮፊሸንት በአንጻራዊነት ከፍተኛ ነው፣ ብዙውን ጊዜ ከ10×10⁻⁶/℃ በላይ። የአይሲ የሙከራ መሳሪያዎች በሚሰሩበት ጊዜ የሚፈጠረው ሙቀት ወይም በአካባቢው የሙቀት መጠን ላይ ትንሽ ለውጦች እንኳን የብረት መሠረቱን ከፍተኛ የሙቀት መስፋፋት እና መኮማተር ሊያስከትሉ ይችላሉ። ለምሳሌ፣ የ1 ሜትር ርዝመት ያለው የብረት መሠረት የሙቀት መጠኑ በ10℃ ሲቀየር እስከ 100 μm ሊሰፋ እና ሊኮማተር ይችላል። እንደዚህ ያሉ የልኬት ለውጦች የሙከራ ምርመራውን ከቺፕ ፒኖች ጋር በተሳሳተ መንገድ ለማስማማት በቂ ናቸው፣ ይህም ደካማ ግንኙነት ያስከትላል እና በኋላም የሙከራ መረጃውን ማዛባት ያስከትላል።

በሌላ በኩል ደግሞ የብረት መሰረቱን የማቀዝቀዝ አፈጻጸም ደካማ በመሆኑ በመሳሪያዎቹ አሠራር የሚፈጠረውን የንዝረት ኃይል በፍጥነት ለመመገብ አስቸጋሪ ያደርገዋል። ከፍተኛ ድግግሞሽ ምልክት በሚደረግበት ሁኔታ፣ ቀጣይነት ያለው ማይክሮ-ኦስሲሌሽን ከፍተኛ መጠን ያለው ድምጽ ያመጣል፣ ይህም የምልክት ትክክለኛነት ሙከራ ስህተትን ከ30% በላይ ይጨምራል። በተጨማሪም፣ የብረት ቁሳቁሶች ከፍተኛ መግነጢሳዊ ተጋላጭነት ያላቸው እና ከሙከራ መሳሪያዎቹ የኤሌክትሮማግኔቲክ ምልክቶች ጋር የመገናኘት ዝንባሌ ያላቸው ሲሆን ይህም የኤዲ ጅረት ኪሳራዎችን እና የሂስቴሬሲስ ውጤቶችን ያስከትላል፣ ይህም ትክክለኛ መለኪያዎችን ትክክለኛነት ይረብሻል።
Ii. የግራናይት ቤዝ "ጠንካራ ጥንካሬ"
ለትክክለኛ መለኪያ መሠረት የሚጥል ከፍተኛ የሙቀት መረጋጋት፣
ግራናይት የሚፈጠረው እንደ ኳርትዝ እና ፌልድስፓር ባሉ የማዕድን ክሪስታሎች በአይዮኒክ እና ኮቫለንት ቦንዶች አማካኝነት በጠባብ ጥምረት ነው። የሙቀት መስፋፋት ኮፊሸንቱ እጅግ በጣም ዝቅተኛ ነው፣ 0.6-5×10⁻⁶/℃ ብቻ ሲሆን ይህም ከብረታ ብረት ቁሳቁሶች 1/2-1/20 አካባቢ ነው። የሙቀት መጠኑ በ10℃ ቢቀየርም፣ የ1 ሜትር ርዝመት ያለው የግራናይት መሠረት መስፋፋት እና መኮማተር ከ50 nm በታች ሲሆን "ዜሮ መበላሸት" ሊያገኝ ተቃርቧል። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ የግራናይት የሙቀት ማስተላለፊያ 2-3 W/(m · K) ብቻ ነው፣ ይህም ከብረታቱ 1/20 ያነሰ ነው። የመሳሪያውን የሙቀት ማስተላለፊያ ውጤታማ በሆነ መንገድ መከላከል፣ የመሠረቱን ወለል የሙቀት መጠን አንድ አይነት አድርጎ ማቆየት እና የሙከራ ምርመራው እና ቺፕው ሁልጊዜ ቋሚ አንጻራዊ ቦታ እንዲይዙ ማረጋገጥ ይችላል።
2. እጅግ በጣም ጠንካራ የንዝረት መጨናነቅ የተረጋጋ የሙከራ አካባቢ ይፈጥራል
በግራናይት ውስጥ ያለው ልዩ የክሪስታል ጉድለቶች እና የእህል ወሰን ተንሸራታች መዋቅር እስከ 0.3-0.5 የሚደርስ የእርጥበት ጥምርታ ያለው ጠንካራ የኃይል ማፍሰሻ አቅም ይሰጠዋል፣ ይህም ከብረት መሠረቱ ከስድስት እጥፍ በላይ ነው። የሙከራ መረጃዎች እንደሚያሳዩት በ100Hz የንዝረት ማነቃቂያ ስር የግራናይት መሠረት የንዝረት ማቃለያ ጊዜ 0.1 ሰከንዶች ብቻ ሲሆን የተጣለ ብረት መሠረት ደግሞ 0.8 ሰከንዶች ነው። ይህ ማለት የግራናይት መሠረት በመሳሪያዎች ጅምር እና መዘጋት፣ ውጫዊ ተጽዕኖዎች፣ ወዘተ ምክንያት የሚመጡትን ንዝረቶች ወዲያውኑ ማፈን እና በ±1μm ውስጥ የሙከራ መድረክን የንዝረት ስፋት መቆጣጠር ይችላል፣ ይህም የናኖስኬል መመርመሪያዎችን አቀማመጥ ለማረጋገጥ የተረጋጋ ዋስትና ይሰጣል።
3. ተፈጥሯዊ ፀረ-መግነጢሳዊ ባህሪያት፣ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃገብነትን በማስወገድ
ግራናይት በግምት -10⁻⁵ የሆነ መግነጢሳዊ ተጋላጭነት ያለው ዲያማግኔቲክ ቁሳቁስ ነው። ውስጣዊ ኤሌክትሮኖች በኬሚካል ትስስር ውስጥ በጥንድ ውስጥ ይገኛሉ እና በውጫዊ መግነጢሳዊ መስኮች ፈጽሞ አይለያዩም። በጠንካራ መግነጢሳዊ መስክ አካባቢ ውስጥ፣ በግራናይት ወለል ላይ የሚፈጠረው መግነጢሳዊ መስክ ጥንካሬ ከ 0.001mT ያነሰ ሲሆን፣ በብረት ወለል ላይ ያለው ደግሞ ከ 8mT በላይ ነው። ይህ ተፈጥሯዊ ፀረ-መግነጢሳዊ ባህሪ ለአይሲ የሙከራ መሳሪያዎች ንጹህ የመለኪያ አካባቢ ሊፈጥር ይችላል፣ እንደ አውደ ጥናት ሞተሮች እና የRF ምልክቶች ካሉ ውጫዊ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃገብነቶች ይጠብቃል። በተለይም እንደ ኳንተም ቺፕስ እና ከፍተኛ ትክክለኛነት ያላቸው ADCs/Dacs ላሉ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጫጫታ በጣም ስሜታዊ ለሆኑ የሙከራ ሁኔታዎች ተስማሚ ነው።
ሦስተኛ፣ ተግባራዊ አተገባበሩ አስደናቂ ውጤቶችን አስመዝግቧል
የበርካታ የሴሚኮንዳክተር ኢንተርፕራይዞች ልምዶች የግራናይት መሠረቶችን ዋጋ ሙሉ በሙሉ አሳይተዋል። በዓለም አቀፍ ደረጃ ታዋቂ የሆነ የሴሚኮንዳክተር የሙከራ መሣሪያ አምራች በከፍተኛ ደረጃ ባለው የ5ጂ ቺፕ ሙከራ መድረክ ውስጥ የግራናይት መሠረት ከተቀበለ በኋላ አስደናቂ ውጤቶችን አስመዝግቧል፡ የመመርመሪያ ካርዱ የአቀማመጥ ትክክለኛነት ከ ±5μm ወደ ±1μm ጨምሯል፣ የፈተና መረጃው መደበኛ መዛባት በ 70% ቀንሷል፣ እና የአንድ ሙከራ የተሳሳተ ግንዛቤ መጠን ከ 0.5% ወደ 0.03% በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ የንዝረት ማፈን ውጤት አስደናቂ ነው። መሳሪያዎቹ ንዝረቱ እስኪበሰብስ ድረስ ሳይጠብቁ ሙከራውን መጀመር ይችላሉ፣ ነጠላ የሙከራ ዑደትን በ 20% ያሳጥራሉ እና አመታዊ የምርት አቅሙን በ 3 ሚሊዮን ዋፈርዎች ያሳድጋሉ። በተጨማሪም፣ የግራናይት መሠረት ከ 10 ዓመታት በላይ ዕድሜ ያለው ሲሆን ተደጋጋሚ ጥገና አያስፈልገውም። ከብረት መሠረቶች ጋር ሲነጻጸር፣ አጠቃላይ ወጪው ከ 50% በላይ ቀንሷል።
አራተኛ፣ ከኢንዱስትሪ አዝማሚያዎች ጋር መላመድ እና የሙከራ ቴክኖሎጂን ማሻሻል መምራት
የላቁ የማሸጊያ ቴክኖሎጂዎችን (እንደ ቺፕሌት ያሉ) በማልማት እና እንደ ኳንተም ኮምፒውቲንግ ቺፕስ ያሉ ብቅ ያሉ መስኮች በመስፋፋታቸው፣ በIC ሙከራ ውስጥ ለመሳሪያ አፈጻጸም የሚያስፈልጉ መስፈርቶች መጨመራቸውን ይቀጥላሉ። የግራናይት መሠረቶችም ያለማቋረጥ ፈጠራ እና ማሻሻያ እያደረጉ ነው። የአለባበስ መቋቋምን ለማሻሻል የወለል ሽፋን ሕክምናን በመጠቀም ወይም ንቁ የንዝረት ማካካሻ እና ሌሎች የቴክኖሎጂ ግኝቶችን ለማሳካት ከፓይዞኤሌክትሪክ ሴራሚክስ ጋር በማጣመር፣ ወደ ይበልጥ ትክክለኛ እና ብልህ አቅጣጫ እየተጓዙ ነው። ወደፊት የግራናይት መሠረቱ የሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ የቴክኖሎጂ ፈጠራን እና እጅግ በጣም ጥሩ አፈፃፀም ያላቸውን "የቻይና ቺፕስ" ከፍተኛ ጥራት ያለው ልማትን መጠበቁን ይቀጥላል።

የግራናይት መሰረትን መምረጥ ማለት የበለጠ ትክክለኛ፣ የተረጋጋ እና ቀልጣፋ የአይሲ ሙከራ መፍትሄ መምረጥ ማለት ነው። የአሁኑ የላቀ የሂደት ቺፕ ሙከራ ወይም የወደፊቱ ዘመናዊ ቴክኖሎጂዎችን ማሰስ ይሁን፣ የግራናይት መሰረት የማይተካ እና ጉልህ ሚና ይጫወታል።