في "المصنع العملاق" لتصنيع الرقائق، تحمل كل رقاقة بحجم ظفر الإصبع دوائر دقيقة، والمفتاح لتحديد إمكانية تشكيل هذه الدوائر بدقة يكمن في حجر عادي - إنه الجرانيت. اليوم، لنتحدث عن "السلاح السري" للجرانيت - قدرته على التخميد - وكيف يُصبح "الحارس" لمعدات مسح الرقاقات.
ما هو التخميد؟ هل يمكن للأحجار أيضًا امتصاص الاهتزازات؟
يبدو التخميد احترافيًا للغاية، لكن في الواقع، مبدأه بسيط للغاية. تخيل أنك توقفت فجأة أثناء الجري. إذا لم يكن هناك امتصاص للصدمات، سيندفع جسمك للأمام بسبب القصور الذاتي. والتخميد بمثابة يد خفية تساعدك على "الكبح" بسرعة. يتكون الهيكل الداخلي للجرانيت من بلورات معدنية متشابكة مثل الكوارتز والفلسبار، وهناك العديد من الشقوق الصغيرة ونقاط الاحتكاك بين هذه البلورات. عندما تنتقل الاهتزازات الخارجية إلى الجرانيت، تبدأ هذه الشقوق ونقاط الاحتكاك بالعمل، محولةً طاقة الاهتزازات إلى طاقة حرارية، ثم تبددها تدريجيًا، مما يسمح للاهتزازات بالتوقف بسرعة. هذا يشبه تركيب "ممتص صدمات فائق" على الجهاز، مما يجعله لا يرتجف.
مسح الرقاقة: خطأ صغير يمكن أن يؤدي إلى خطأ كبير
أجهزة مسح الرقاقات أشبه بكاميرات دقيقة تلتقط صورًا للرقاقات، وتكشف أنماط الدوائر وترسمها على المستوى النانوي. مع ذلك، أثناء تشغيل الجهاز، يُولّد دوران المحرك وحركة المكونات الميكانيكية اهتزازات عالية التردد. إذا لم تُتحكّم في هذه الاهتزازات، ستصبح عدسة المسح ضبابية ككاميرا غير مستقرة، مما يؤدي إلى بيانات كشف غير دقيقة، بل وحتى إلى كشط الرقاقة بأكملها مباشرةً.
عندما تتعرض قاعدة معدنية عادية للاهتزاز، فإنها غالبًا ما تصطدم بقوة، مع انعكاس الاهتزاز ذهابًا وإيابًا داخل المعدن، مما يزيد من شدة الاهتزاز. يستطيع الجرانيت، بفضل قدرته الممتازة على التخميد، امتصاص أكثر من 80% من طاقة الاهتزاز. تُظهر حالة واقعية لأحد مصانع أشباه الموصلات أنه قبل استبدال قاعدة الجرانيت، كانت صور حواف الرقاقة الملتقطة بواسطة جهاز المسح ضبابية، بانحراف يصل إلى ±3 ميكرومتر. بعد التبديل إلى قاعدة الجرانيت، تحسن وضوح الصورة بشكل ملحوظ، وانخفض الانحراف إلى ±0.5 ميكرومتر، وارتفع معدل العائد بشكل كبير من 82% إلى 96%!
أزمة الرنين: كيف يعمل الجرانيت على "نزع فتيل الخطر"؟
بالإضافة إلى اهتزاز الجهاز نفسه، قد تُسبب الاهتزازات الطفيفة من البيئة الخارجية (مثل تشغيل الآلات المجاورة أو خطوات العمال) مشاكل كبيرة. عندما يتوافق تردد الاهتزاز الخارجي مع تردد الجهاز نفسه، يحدث رنين، تمامًا مثل اهتزاز الهلام، فكلما زادت السعة، زاد الاهتزاز. تُشبه خصائص التخميد للجرانيت وضع "سدادات أذن عازلة للصوت" على الجهاز، مما يُوسّع نطاق تردد الرنين الخاص به ويقلل من احتمالية تزامنه مع العالم الخارجي. تُظهر البيانات أنه بعد استخدام قاعدة الجرانيت، انخفض خطر رنين الجهاز بنسبة 95%، وتحسن استقراره ثلاثة أضعاف!
تنوير "التخميد" في الحياة
في الواقع، يُعد مبدأ التخميد شائعًا جدًا في الحياة اليومية. تُمكّننا ممتصات الصدمات في السيارات من القيادة بسلاسة على الطرق الوعرة، كما أن خاصية إلغاء الضوضاء في سماعات الرأس تُمكّن من حجب الضوضاء الخارجية. جميع هذه الميزات تُحقق الاستقرار من خلال "امتصاص الطاقة". وقد عزز الجرانيت هذه القدرة إلى أقصى حد، وأصبح مادة أساسية لا غنى عنها في مجال تصنيع الرقائق.
في المرة القادمة التي ترى فيها الجرانيت، لا تعتبره مجرد حجر عادي! في عالم تصنيع أشباه الموصلات المتطور، هذه المواد التي تبدو عادية هي تحديدًا، بفضل "قدراتها الخارقة" الفريدة، التي تدفع عجلة التكنولوجيا قدمًا باستمرار.
وقت النشر: ١٧ يونيو ٢٠٢٥