芯片封装背后的关键检测仪器—超声波扫描显微镜

       2023年8月29日，华为Mate60系列在没有任何预热的情况下低调发布，这是中国历史上第一台搭载全自研SOC芯片的手机，完成了从无到有的突破，5G芯片，宣告回归！

       巧合的是发布的同一天，美国商务部长七年来首次访华，这是华为在美国高压制裁下仍能生产出高端芯片。“遥遥领先”的流行语通过网络社交媒体广泛传播。华为能突破美国举国之力的技术封锁制造出高性能的5G芯片，离不开芯片背后复杂学科的技术配合以及大量关键精密仪器。

       超声波扫描显微镜—正位列其中，是半导体领域芯片从晶圆片键合质量，到最终芯片封装质量评估，电路集成等多个环节检测，判断产品内部缺陷的关键仪器。

Hiwave-国产高频超声扫描显微镜

       芯片被誉为高端制造业的“皇冠明珠”，是一个国家制造业实力的象征，是大数据算法、智能AI、物联网、科技进步的基础。但是生产出一颗高性能的芯片背后是不易的，涉及到、物理、化学、数学...等等背后多个学科的融合，以及数不尽的高端精密仪器。芯片内原理非常简单，就是将一个个类似开关的晶体管植入芯片内。但是要将数百亿个晶体管植入一个指甲盖大小的区域中，其困难程度可想而知。内部一粒灰尘、或一个空洞、气泡的产生就可能导致芯片的失效。想用人眼去发现藏在半导体、芯片内部的微小夹杂、空洞、裂纹等缺陷显然是不可能的，这时候就必须借助高端的精密检测仪器。

Hiwave超声扫描显微镜检测晶圆片内部缺陷现场

       国际上，人们常借助高分辨率超声扫描显微镜（SAT）设备检测设备来检测晶圆、半导体、芯片等内部，诸如键合分层、裂纹，空洞等缺陷。超声断层扫描成像SAT技术就如同医院的“B超”，能够对电子元器件进行“体检”，进而辨别出工件内缺陷。区别在于工业中超声SAT设备使用的超声波频率更高（通常高于20MHZ），扫描模式更为丰富；常见的有超声A、B、C、T等扫描模式，其中（C-SAM）是超声SAT设备最常用的扫描模式，即超声波反射成像。反映工件内横截面超声图像。超声探头的精度越高检测成像的精度越高。

晶圆内部键合缺陷超声SAT检测

       Hiwave检测案例

       长期以来，先进的高频超声SAT设备研发制造技术一直被欧美等发达国家所有，近些年，随着我国综合国力的提升以及科学技术的进步，上海Hiwave自从2012年刻苦攻关高频超声SAT设备研发，在目前也取得了不错的成果，让我国相关企业在晶圆键合超声SAT缺陷检测设备上多了一个国产民族品牌的选择。

晶圆片键合缺陷超声SAT检测图像

       从Hiwave研发的超声S600超声扫描显微镜设备中，我们可以很清晰的辨别出晶圆内部键合层的缺陷。

Hiwave超声扫描显微镜（SAT）检测界面

（SOT封装芯片超声SAT检测）

存储芯片封装质量超声SAT检测

       Hiwave和伍研发的超声扫描显微镜利用高频超声探头，对工件内部缺陷进行扫描成像，支持多种扫描成像模式；A、B、C、T、批量扫描、断层扫描。支持MES系统接入、并对缺陷尺寸面积进行自动统计和计算、可对检测结果自动进行编辑并输出报告文档。

       仪器强国之路道阻且长

       世界科技强国一定是基础研究强国，基础研究强国一定是测量与仪器强国。门捷列夫说：“科学是从测量开始的”，“没有测量就没有科学，至少是没有精确的科学、真正的科学”,“测量是科学的基础”。

       精密仪器是测量数据的载体，是实现科学发现与基础研究突破的手段。截至2017年，诺贝尔物理学奖、化学奖、生理学或医学奖获奖项目总数为371项，获奖总人数为594人；直接因测量科学研究成果或直接发明新原理仪器而获奖的项目总数为42项（占11.3%），总人数为64人（占10.8%） ，如电子显微镜、质谱仪、CT断层扫描仪、高频超声波扫描显微镜、扫描隧道显微镜、超分辨荧光显微镜、冷冻电镜、激光干涉仪等；同时，72%的物理学奖、81%的化学奖、95%的生理学或医学奖都是借助于相关尖端仪器完成的。因发明高分辨率核磁共振仪器而获诺贝尔奖的理查德·恩斯特（R.R.Ernst）说：“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展。

       Hiwave研发的超声扫描显微镜SAT设备也获得了国内外客户们如华为、比亚迪、中国电子、西门子、施耐德等相关企业的高度认可。目前已深入应用于半导体芯片、航空航天、新能源汽车、复合材料、锂电池...等领域的缺陷检测方面。

       虽然目前国产超声波扫描成像技术与国际先进的高频超声检测设备还有一定差距，但Hiwave正在迎头赶上，高端精密仪器进口替代之路也会贯彻到底、为国产先进精密检测设备再度把薪助火。