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)封裝量檢測設(shè)備，其是國內(nèi)首臺可同時對半導(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)了國內(nèi)玻璃基板集成檢測能力的空白，解決了現(xiàn)有設(shè)備僅支持單一結(jié)構(gòu)檢測、無法滿足同步一體化量測的行業(yè)痛點(diǎn)，更在關(guān)鍵尺寸精度、套刻精度及缺陷檢測靈敏度等核心性能方面達(dá)到國際先進(jìn)水平。
玻璃基板集成檢測有多難？Venus 6系列設(shè)備有哪些厲害之處？此項突破能給行業(yè)帶來什么改變？科技日報記者帶您一一了解。
第一問：玻璃基板集成檢測有多難？
玻璃基板檢測堪稱半導(dǎo)體檢測領(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，玻璃基板正從直徑300毫米的晶圓轉(zhuǎn)向500至900毫米邊長的矩形面板，面積越大翹曲越嚴(yán)重，就像拍一張會變形的照片。后續(xù)工藝還會加重這一問題。高速檢測時，如果相機(jī)對焦跟不上，圖像就會模糊。
此外，檢測指標(biāo)繁雜，相當(dāng)于給數(shù)百萬個“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、圓度等多項參數(shù)測量，同時識別裂紋、氣泡、劃痕等缺陷。這相當(dāng)于每秒鐘拍攝數(shù)百張高清照片，并從每張照片中測量約一千個通孔的各種參數(shù)，還要完成“大家來找茬”。而線路層的檢測原理和參數(shù)完全不同，但數(shù)據(jù)量和處理難度同樣巨大。
簡言之，要在一臺設(shè)備上同時完成通孔和線路的高精度檢測，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集CT、X光、核磁共振于一體的“全能體檢儀”。此前，我國高端玻璃基板檢測設(shè)備長期依賴進(jìn)口，而Venus 6系列設(shè)備的橫空出世，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。
第二問：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個詞概括：全能、精準(zhǔn)、高效。玻璃基板上的各類工藝問題，在這臺設(shè)備面前無所遁形。
所謂“全能”，是指多種“眼光”同時看。Venus 6系列設(shè)備能同時開啟反射明場、透射明場、暗場、熒光4種檢測模式，相當(dāng)于把4臺專業(yè)“超級相機(jī)”塞進(jìn)同一個機(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)級上升。該設(shè)備通過巧妙設(shè)計解決了這一工程難題，實(shí)現(xiàn)了4種成像方式同步檢測，有別于國際主流產(chǎn)品目前所用切換掃描的“笨辦法”。
“精準(zhǔn)”意味著不放過任何瑕疵。該設(shè)備測量精度和缺陷發(fā)現(xiàn)能力達(dá)到亞微米量級，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)計的巧妙。針對大尺寸玻璃易翹曲的問題，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)時自動對焦技術(shù)，確保高速檢測時圖像清晰。它還支持一次掃描同時拍攝兩個不同高度的焦面，對比進(jìn)口設(shè)備需要重復(fù)掃描的方案，檢測效率大幅提升。
第三問：此項突破能為行業(yè)帶來什么改變？
Venus 6系列設(shè)備的技術(shù)突破，不僅是國內(nèi)玻璃基板檢測領(lǐng)域的一次重大跨越，對半導(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)層面來看，此項成果打破了高端檢測設(shè)備長期依賴進(jìn)口的局面，徹底擺脫了“卡脖子”困境。國產(chǎn)設(shè)備大幅降低了采購成本，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AI芯片、高性能計算芯片賽道上的“國產(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；亞微米級的高精度檢測大幅降低了芯片廢品率，隨之降低了制造成本。
此外，該成果帶動了上下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同升級。從光學(xué)鏡頭、運(yùn)動控制部件到AI檢測算法，全鏈條技術(shù)得到同步錘煉，推動我國半導(dǎo)體裝備從“跟跑”向“并跑、領(lǐng)跑”邁進(jìn)。
對老百姓而言，這項高新技術(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；新能源汽車和自動駕駛需要處理海量路況信息，高精度檢測讓車載芯片更可靠，開車出行更安心；5G基站及未來6G設(shè)備依賴高性能芯片，玻璃基板的優(yōu)質(zhì)檢測讓信號傳輸損耗更小，刷視頻、打游戲更痛快……
總之，先進(jìn)封裝量檢測作為芯片制造鏈條上的關(guān)鍵一環(huán)，其突破將推動智能電子產(chǎn)品升級，讓“中國芯”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）
