An-diugh, le leasachadh luath gnìomhachas nan leth-chonnsadairean, tha deuchainnean IC, mar cheangal deatamach gus dèanamh cinnteach à coileanadh chips, a chruinneas agus a sheasmhachd, a’ toirt buaidh dhìreach air ìre toraidh chips agus farpaiseachd na gnìomhachais. Mar a bhios am pròiseas saothrachaidh chips a’ sìor fhàs nas teinne a dh’ionnsaigh nodan 3nm, 2nm agus eadhon nas adhartaiche, tha na riatanasan airson prìomh phàirtean ann an uidheamachd deuchainn IC a’ sìor fhàs nas cruaidhe. Tha bunaitean clach-ghràin, leis na feartan stuthan sònraichte agus na buannachdan coileanaidh aca, air a bhith nan “com-pàirtiche òir” riatanach airson uidheamachd deuchainn IC. Dè an loidsig theicnigeach a tha air cùl seo?
I. An "neo-chomas dèiligeadh" ri bunaitean traidiseanta
Rè pròiseas deuchainn an IC, feumaidh an uidheamachd coileanadh dealain nam prìnichean sliseag, ionracas nan comharran, msaa. a lorg gu mionaideach aig an nano-sgèile. Ach, tha bunaitean meatailt traidiseanta (leithid iarann tilgte agus stàilinn) air mòran dhuilgheadasan fhoillseachadh ann an tagraidhean practaigeach.
Air an aon làimh, tha co-èifeachd leudachaidh teirmeach stuthan meatailteach an ìre mhath àrd, mar as trice os cionn 10 × 10⁻⁶/℃. Faodaidh an teas a thèid a chruthachadh nuair a bhios uidheam deuchainn IC ag obair no eadhon atharrachaidhean beaga ann an teòthachd na h-àrainneachd leudachadh teirmeach agus crìonadh mòr adhbhrachadh air bonn a’ mheatailt. Mar eisimpleir, faodaidh bonn iarainn leaghte 1 meatair a dh'fhaid leudachadh agus crìonadh suas ri 100μm nuair a dh’atharraicheas an teòthachd 10℃. Tha atharrachaidhean meudach mar sin gu leòr airson an probe deuchainn a mhì-cho-thaobhadh leis na prìnichean chip, agus mar thoradh air sin bidh droch cheangal ann agus mar thoradh air sin bidh e ag adhbhrachadh saobhadh air dàta na deuchainn.
Air an làimh eile, tha coileanadh maothachaidh a’ bhunait mheatailt bochd, agus mar sin tha e duilich an lùth crith a thig bho obrachadh an uidheim a chaitheamh gu sgiobalta. Ann an suidheachadh deuchainn chomharran àrd-tricead, bheir meanbh-chreathadh leantainneach tòrr fuaim a-steach, ag àrdachadh mearachd deuchainn ionracas a’ chomharra le barrachd air 30%. A bharrachd air an sin, tha so-leòntachd magnetach àrd aig stuthan meatailt agus tha iad buailteach a bhith a’ ceangal ri comharran electromagnetic an uidheim deuchainn, agus mar thoradh air sin bidh call sruth cuartachaidh agus buaidhean hysteresis ann, a chuireas bacadh air cruinneas tomhais mionaideach.
Ii. "Neart Cruaidh" Bhunaitean Granite
Seasmhachd teirmeach as fheàrr, a’ leagail bunait airson tomhas mionaideach
Tha clach-ghràin air a chruthachadh le measgachadh teann de chriostalan mèinnearach leithid cuartz agus feldspar tro cheanglaichean ianach agus covalent. Tha an co-èifeachd leudachaidh teirmeach aige gu math ìosal, dìreach 0.6-5 × 10⁻⁶/℃, a tha timcheall air 1/2-1/20 de cho-èifeachd leudachaidh stuthan meatailteach. Fiù mura h-atharraich an teòthachd ach 10℃, tha leudachadh is crìonadh bonn clach-ghràin 1-meatair a dh'fhaid nas lugha na 50nm, cha mhòr nach eil "deformachadh neoni" ann. Aig an aon àm, chan eil giùlan teirmeach clach-ghràin ach 2-3 W / (m · K), a tha nas lugha na 1/20 de cho-èifeachd meatailtean. Faodaidh e casg a chuir air giùlan teas an uidheamachd gu h-èifeachdach, teòthachd uachdar a’ bhunait a chumail co-ionnan, agus dèanamh cinnteach gu bheil an deuchainn-probe agus a’ chip an-còmhnaidh a’ cumail suidheachadh coimeasach seasmhach.
2. Bidh casg crith làidir a’ cruthachadh àrainneachd deuchainn seasmhach
Tha na lochdan criostail sònraichte agus an structar sleamhnachaidh crìche gràin taobh a-staigh clach-ghràin a’ toirt comas sgaoilidh lùtha làidir dha, le co-mheas maothachaidh suas ri 0.3-0.5, a tha còrr is sia uiread nas motha na tha aig bonn meatailt. Tha dàta deuchainneach a’ sealltainn, fo bhrosnachadh crith de 100Hz, nach eil an ùine lughdachadh crith aig bonn clach-ghràin ach 0.1 diogan, agus aig bonn iarainn leaghte 0.8 diogan. Tha seo a’ ciallachadh gun urrainn don bhonn clach-ghràin na crithidhean a tha air adhbhrachadh le tòiseachadh is dùnadh uidheamachd, buaidhean bhon taobh a-muigh, msaa., a chumail fodha sa bhad, agus smachd a chumail air meud crith an àrd-ùrlair deuchainn taobh a-staigh ± 1μm, a’ toirt gealladh seasmhach airson suidheachadh probes nanosgèile.
3. Togalaichean nàdarra an-aghaidh magnetachd, a’ cur às do bhacadh electromagnetic
'S e stuth diamagnetic a th' ann an clach-ghràin le so-leòntachd magnetach de mu -10 ⁻⁵. Tha na dealanan a-staigh ann an càraidean taobh a-staigh bannan ceimigeach agus cha mhòr nach eil iad air am poilearachadh le raointean magnetach taobh a-muigh. Ann an àrainneachd raon magnetach làidir de 10mT, tha dian an raoin magnetach air uachdar clach-ghràin nas lugha na 0.001mT, agus tha an dian air uachdar iarann tilgte cho àrd ri barrachd air 8mT. Faodaidh an togalach nàdarra an-aghaidh magnetach seo àrainneachd tomhais fìor-ghlan a chruthachadh airson uidheamachd deuchainn IC, ga dhìon bho bhacadh electromagnetic taobh a-muigh leithid motaran bùth-obrach agus comharran RF. Tha e gu sònraichte freagarrach airson suidheachaidhean deuchainn a tha air leth mothachail air fuaim electromagnetic, leithid sliseagan cuantamach agus ADCn / Dacs àrd-chruinneas.
San treas àite, tha an cleachdadh practaigeach air toraidhean iongantach a choileanadh
Tha cleachdaidhean iomadh iomairt leth-chonnsachaidh air luach bunaitean clach-ghràin a dhearbhadh gu h-iomlan. Às deidh do neach-dèanamh uidheamachd deuchainn leth-chonnsachaidh ainmeil air feadh an t-saoghail bunait clach-ghràin a ghabhail os làimh anns an àrd-ùrlar deuchainn sliseagan 5G àrd-inbhe aige, fhuair e toraidhean iongantach: mheudaich cruinneas suidheachaidh a’ chairt probe bho ±5μm gu ±1μm, lùghdaich an claonadh àbhaisteach den dàta deuchainn 70%, agus thuit an ìre mì-bhreithneachaidh de dheuchainn singilte gu mòr bho 0.5% gu 0.03%. Aig an aon àm, tha buaidh casg crith iongantach. Faodaidh an uidheamachd an deuchainn a thòiseachadh gun a bhith a’ feitheamh ris a’ chreathadh crìonadh, a’ giorrachadh cearcall deuchainn singilte le 20% agus ag àrdachadh comas cinneasachaidh bliadhnail le còrr air 3 millean wafer. A bharrachd air an sin, tha fad-beatha còrr air 10 bliadhna aig a’ bhunait clach-ghràin agus chan fheum e cumail suas tric. An coimeas ri bunaitean meatailt, tha a chosgais iomlan air a lughdachadh le còrr air 50%.
San ceathramh àite, atharraich ri gluasadan gnìomhachais agus stiùir ùrachadh teicneòlais deuchainn
Le leasachadh theicneòlasan pacaidh adhartach (leithid Chiplet) agus àrdachadh raointean ùra leithid sgoltagan coimpiutaireachd cuantamach, cumaidh na riatanasan airson coileanadh innealan ann an deuchainnean IC a’ dol am meud. Tha bunaitean clach-ghràin cuideachd an-còmhnaidh ag ùr-ghnàthachadh agus ag ùrachadh. Tro làimhseachadh còmhdach uachdar gus strì an aghaidh caitheamh a leasachadh no le bhith a’ cothlamadh le ceirmeag piezoelectric gus dìoladh crith gnìomhach a choileanadh agus adhartasan teicneòlais eile, tha iad a’ gluasad a dh’ionnsaigh stiùireadh nas mionaidiche agus nas tuigsiche. San àm ri teachd, cumaidh bunait clach-ghràin a’ dìon ùr-ghnàthachadh teicneòlach gnìomhachas leth-chonnsachaidh agus leasachadh àrd-inbhe “sgoltagan Sìneach” leis a’ choileanadh air leth aige.
Tha taghadh bunait clach-ghràin a’ ciallachadh fuasgladh deuchainn IC nas cruinne, nas seasmhaiche agus nas èifeachdaiche a thaghadh. Ge bith an e deuchainn sliseagan pròiseas adhartach gnàthach no sgrùdadh san àm ri teachd air teicneòlasan ùr-nodha a th’ ann, bidh pàirt chudromach agus do-sheachanta aig bunait clach-ghràin.
Àm puist: 15 Cèitean 2025