美國康奈爾大學研究團隊近日聯合臺積電與先進半導體材料公司（ASM），在半導體缺陷檢測領域實現關鍵技術突破。科研人員首次運用高分辨率3D成像技術，成功捕捉到芯片內部原子級結構的"鼠咬"缺陷，相關成果已發表于《自然通訊》期刊。

這種被稱為"鼠咬"的微觀缺陷表現為晶體管界面處的微小缺口，形成于芯片制造過程中。研究團隊負責人大衛·A·穆勒教授解釋，當晶體管通道寬度縮小至15-18個原子尺度時，這類缺陷會顯著阻礙電子流動，導致芯片性能下降。他形象地將晶體管比作電子流動的"微型管道"，指出管道內壁的任何粗糙都會降低傳輸效率。

傳統檢測手段主要依賴投影圖像推測內部結構，而新研發的電子疊影成像技術（ptychography）可直接觀測關鍵工序后的芯片狀態。這項技術通過捕捉晶體管內部的細微結構變化，使工程師能夠精準定位缺陷位置，為工藝參數調整提供可靠依據。穆勒教授強調，這是目前唯一能直接觀測原子級缺陷的檢測方法。

在芯片制造領域，納米級工藝偏差都可能引發性能損耗。以高性能芯片為例，其晶體管通道寬度僅相當于十幾個原子排列的距離，這對檢測精度提出了極高要求。新技術的突破為芯片開發階段提供了重要特征化工具，可顯著提升故障識別效率和調試精度。

研究團隊透露，后續將深化電子疊影成像技術的應用研究，重點探索缺陷形成機理與抑制方法。這項技術有望在人工智能芯片和高性能計算領域發揮關鍵作用，通過提升芯片可靠性滿足不斷增長的算力需求。目前，科研人員正在優化成像系統的分辨率和檢測速度，以適應工業化生產節奏。