電科裝備下屬中電科風(fēng)華公司近日突破技術(shù)壁壘，研發(fā)出Venus 6系列先進(jìn)封裝量檢測(cè)設(shè)備，其是國(guó)內(nèi)首臺(tái)可同時(shí)對(duì)半導(dǎo)體先進(jìn)封裝工藝——大尺寸玻璃基板TGV（玻璃通孔）和RDL（再分布層）進(jìn)行多通道同步量檢測(cè)的設(shè)備。消息一出，廣受關(guān)注。
先進(jìn)封裝是突破芯片“功耗墻、內(nèi)存墻、成本墻”的關(guān)鍵路徑。而作為芯片制造的“火眼金睛”，先進(jìn)封裝量檢測(cè)設(shè)備是破解先進(jìn)封裝良率瓶頸、提升工藝水平的關(guān)鍵。該成果不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)玻璃基板集成檢測(cè)能力的空白，解決了現(xiàn)有設(shè)備僅支持單一結(jié)構(gòu)檢測(cè)、無(wú)法滿足同步一體化量測(cè)的行業(yè)痛點(diǎn)，更在關(guān)鍵尺寸精度、套刻精度及缺陷檢測(cè)靈敏度等核心性能方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
玻璃基板集成檢測(cè)有多難？Venus 6系列設(shè)備有哪些厲害之處？此項(xiàng)突破能給行業(yè)帶來(lái)什么改變？科技日?qǐng)?bào)記者帶您一一了解。
第一問(wèn)：玻璃基板集成檢測(cè)有多難？
玻璃基板檢測(cè)堪稱半導(dǎo)體檢測(cè)領(lǐng)域的“硬骨頭”，主要難在材料“不配合”、工藝“要求高”、效率“壓力大”。
首先，玻璃是透明的，缺陷難以發(fā)現(xiàn)。微裂紋、氣泡、顆粒等缺陷會(huì)融入透明背景中，就像在空氣中拍攝灰塵，只有特殊成像手段才能捕捉。顯微成像的景深也遠(yuǎn)小于玻璃厚度，很難把整層玻璃內(nèi)的缺陷都拍清楚。
同時(shí)，玻璃基板正從直徑300毫米的晶圓轉(zhuǎn)向500至900毫米邊長(zhǎng)的矩形面板，面積越大翹曲越嚴(yán)重，就像拍一張會(huì)變形的照片。后續(xù)工藝還會(huì)加重這一問(wèn)題。高速檢測(cè)時(shí)，如果相機(jī)對(duì)焦跟不上，圖像就會(huì)模糊。
此外，檢測(cè)指標(biāo)繁雜，相當(dāng)于給數(shù)百萬(wàn)個(gè)“微小隧道”做全身檢查。設(shè)備需要在幾分鐘內(nèi)完成通孔的孔位偏差、側(cè)壁角度、圓度等多項(xiàng)參數(shù)測(cè)量，同時(shí)識(shí)別裂紋、氣泡、劃痕等缺陷。這相當(dāng)于每秒鐘拍攝數(shù)百?gòu)埜咔逭掌?，并從每張照片中測(cè)量約一千個(gè)通孔的各種參數(shù)，還要完成“大家來(lái)找茬”。而線路層的檢測(cè)原理和參數(shù)完全不同，但數(shù)據(jù)量和處理難度同樣巨大。
簡(jiǎn)言之，要在一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)完成通孔和線路的高精度檢測(cè)，需攻克光學(xué)、硬件、算法等多道難關(guān)，難度不亞于打造一臺(tái)集CT、X光、核磁共振于一體的“全能體檢儀”。此前，我國(guó)高端玻璃基板檢測(cè)設(shè)備長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，而Venus 6系列設(shè)備的橫空出世，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
第二問(wèn)：Venus 6系列設(shè)備有何厲害之處？
Venus 6系列設(shè)備的厲害之處，可以用3個(gè)詞概括：全能、精準(zhǔn)、高效。玻璃基板上的各類工藝問(wèn)題，在這臺(tái)設(shè)備面前無(wú)所遁形。
所謂“全能”，是指多種“眼光”同時(shí)看。Venus 6系列設(shè)備能同時(shí)開啟反射明場(chǎng)、透射明場(chǎng)、暗場(chǎng)、熒光4種檢測(cè)模式，相當(dāng)于把4臺(tái)專業(yè)“超級(jí)相機(jī)”塞進(jìn)同一個(gè)機(jī)身，還要讓它們互不干擾、同步工作。每種光路都是一套完整復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，集成后系統(tǒng)復(fù)雜度指數(shù)級(jí)上升。該設(shè)備通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)解決了這一工程難題，實(shí)現(xiàn)了4種成像方式同步檢測(cè)，有別于國(guó)際主流產(chǎn)品目前所用切換掃描的“笨辦法”。
“精準(zhǔn)”意味著不放過(guò)任何瑕疵。該設(shè)備測(cè)量精度和缺陷發(fā)現(xiàn)能力達(dá)到亞微米量級(jí)，大約是頭發(fā)絲直徑的幾百分之一。任何細(xì)微的偏差、瑕疵都逃不過(guò)它的眼睛，為芯片良率提供了可靠保障。
“高效”體現(xiàn)在設(shè)計(jì)的巧妙。針對(duì)大尺寸玻璃易翹曲的問(wèn)題，它采用真空吸附加輔助壓邊的結(jié)構(gòu)，配合不受表面圖形干擾的實(shí)時(shí)自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)，確保高速檢測(cè)時(shí)圖像清晰。它還支持一次掃描同時(shí)拍攝兩個(gè)不同高度的焦面，對(duì)比進(jìn)口設(shè)備需要重復(fù)掃描的方案，檢測(cè)效率大幅提升。
第三問(wèn)：此項(xiàng)突破能為行業(yè)帶來(lái)什么改變？
Venus 6系列設(shè)備的技術(shù)突破，不僅是國(guó)內(nèi)玻璃基板檢測(cè)領(lǐng)域的一次重大跨越，對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義，還將潛移默化地惠及百姓日常生活。
從產(chǎn)業(yè)層面來(lái)看，此項(xiàng)成果打破了高端檢測(cè)設(shè)備長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，徹底擺脫了“卡脖子”困境。國(guó)產(chǎn)設(shè)備大幅降低了采購(gòu)成本，更讓技術(shù)迭代掌握在自己手中，為產(chǎn)業(yè)鏈安全筑牢了根基。
其次，該成果成為了我國(guó)AI芯片、高性能計(jì)算芯片賽道上的“國(guó)產(chǎn)質(zhì)量守門員”。設(shè)備實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多能”，生產(chǎn)效率翻倍；亞微米級(jí)的高精度檢測(cè)大幅降低了芯片廢品率，隨之降低了制造成本。
此外，該成果帶動(dòng)了上下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同升級(jí)。從光學(xué)鏡頭、運(yùn)動(dòng)控制部件到AI檢測(cè)算法，全鏈條技術(shù)得到同步錘煉，推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體裝備從“跟跑”向“并跑、領(lǐng)跑”邁進(jìn)。
對(duì)老百姓而言，這項(xiàng)高新技術(shù)似乎“看不見、摸不著”，但它正在悄悄改變我們的生活：高端手機(jī)、輕薄筆記本電腦、AI音箱的核心芯片，都要靠玻璃基板實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)連接，芯片質(zhì)量有保障，運(yùn)行就更絲滑；新能源汽車和自動(dòng)駕駛需要處理海量路況信息，高精度檢測(cè)讓車載芯片更可靠，開車出行更安心；5G基站及未來(lái)6G設(shè)備依賴高性能芯片，玻璃基板的優(yōu)質(zhì)檢測(cè)讓信號(hào)傳輸損耗更小，刷視頻、打游戲更痛快……
總之，先進(jìn)封裝量檢測(cè)作為芯片制造鏈條上的關(guān)鍵一環(huán)，其突破將推動(dòng)智能電子產(chǎn)品升級(jí)，讓“中國(guó)芯”走得更穩(wěn)、更遠(yuǎn)，讓百姓的智能生活更有品質(zhì)。
（記者 付毅飛 實(shí)習(xí)生 張城輝）
