美國康奈爾大學的研究團隊近日取得了一項突破性進展，他們利用高分辨率三維成像技術，首次在計算機芯片中發現了可能影響其性能的原子級缺陷，并將其命名為“mouse bite（鼠咬）”。這一發現可能對全球電子設備產業產生深遠影響，涉及從智能手機和汽車到人工智能數據中心和量子計算等多個領域。

這項研究是康奈爾大學與臺積電以及半導體材料公司ASM合作完成的，相關成果已于2月23日發表在《自然·通訊》期刊上。研究團隊通過創新性的成像技術，成功檢測到芯片制造過程中形成的微小界面粗糙度，這些缺陷在原子尺度上呈現出類似“鼠咬”的形態，可能阻礙電流在晶體管中的流動，進而影響芯片性能。

晶體管作為計算機芯片的核心組件，其功能類似于電子開關，通過電門控制電流的通斷。隨著芯片技術向更小尺寸發展，晶體管的尺寸已縮小至原子級別，這使得任何微小的結構缺陷都可能對性能產生顯著影響。研究項目負責人、康奈爾大學工程學教授David Muller比喻稱：“晶體管就像電子管道，如果管壁粗糙不平，就會減緩電子流動速度。因此，精確測量管壁質量變得至關重要。”

現代芯片制造涉及數百甚至上千道化學蝕刻、沉積和加熱工序，每一步都可能引入結構變化。傳統方法依賴投影圖像推測實際情況，而新成像技術允許研究人員直接觀察每道工序后的芯片結構。論文第一作者Shake Karapetyan表示：“現在我們可以真正看到，當溫度調整到特定值時，芯片結構會發生怎樣的變化。這種可視化能力將極大提升制造過程的可控性。”

單個高性能芯片可能包含數十億個晶體管，隨著尺寸縮小，故障排查難度呈指數級增長。新發現的“鼠咬”缺陷源于優化生長過程中的結構異常，這種原子級缺陷此前難以被檢測。Muller教授強調，該技術將成為芯片開發階段的重要調試工具，幫助工程師在早期發現并修正設計缺陷。

這項突破不僅適用于傳統電子設備，還可能推動量子計算等前沿技術的發展。量子計算機對材料結構控制要求極高，而當前技術尚無法完全滿足這一需求。新成像技術提供的原子級精度觀察能力，有望為下一代計算技術奠定基礎。研究團隊表示，未來將繼續探索該技術在其他半導體材料中的應用潛力。