半导体严重打破,人类初次察看到芯片内部“鼠咬”缺点

3月4日消息，近日，美国康奈尔大学（Cornell University）研究团队联合台积电及先进半导体材料公司（ASM），在半导体成像领域取得重大突破，首次利用高分辨率3D成像技术，成功观察到芯片内部的原子级缺陷——“鼠咬”（mouse bite）缺陷。

该成果于今年2月23日发表在《自然通讯》期刊，标志着半导体行业的一次重大突破，也为高端芯片的调试与故障排查提供了全新工具。

这项研究由大卫·A·穆勒（David Muller）教授牵头，研究团队借助电子叠影成像技术（ptychography），捕捉到晶体管内部的细微缺陷，这类“鼠咬”缺陷类似晶体管界面上的微小缺口，形成于芯片制造过程中，会干扰电子流动，进而影响芯片性能。

如今，高性能芯片的晶体管通道宽度仅15至18个原子，任何微小的结构偏差，都可能造成明显的性能损耗。

穆勒形象地比喻：“晶体管就像电子的‘微型管道’，内壁越粗糙，电子流动就越慢，精准测量其状态至关重要。”

以往人们只能通过投影图像推测芯片内部结构，如今借助这项技术，工程师可直接观测关键工序后的芯片状态，精准调整工艺参数。

穆勒教授指出，这是目前唯一能直接观测这类原子级缺陷的方法，将成为芯片开发阶段的重要特征化工具，帮助工程师更精准地识别故障、完成调试。

研究团队计划进一步拓展电子叠影成像技术的应用，研究并减少缺陷，进一步提升芯片可靠性，以应对日益增长的人工智能和高性能计算需求。