半导体重大突破:首次观测到芯片内部鼠咬缺陷成因
3月4日消息,近日,美国康奈尔大学联合台积电及先进半导体材料公司,在半导体成像领域取得重大突破,首次借助高分辨率3D成像技术,成功观测到芯片内部原子级缺陷——“鼠咬”缺陷。
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这项研究成果于今年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。
该研究由大卫·穆勒教授牵头,研究团队借助电子叠影成像技术,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。

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