微芯片内部结构的 3D 渲染图。黄色材料是铜——显示了处理器的电路连接，这些连接将各个晶体管连接起来。所示的最小线条宽度约为 45 纳米。(来源：Mirko Holler) 计算机芯片持续缩小，但我们仍在从中榨取更多的处理能力。然而，将我们的技术应用于纳米级时，出现的一个问题是，我们再也无法看到芯片内部发生了什么。计算机芯片的晶体管阵列像城市一样排列，其组件的尺寸小至 14 纳米，大约是红细胞的 5,000 倍。至少可以说，在不使用昂贵且具有破坏性的成像技术的情况下检查这些工程奇迹是一个挑战。
用技术观察技术
来自瑞士保罗谢尔研究所的研究人员表示，他们可能已经找到了一种无需接触微芯片即可观察其内部的方法。他们使用类似于计算机断层扫描 (CT) 扫描的成像技术，用 X 射线轰击芯片，并使用计算机组装其精巧架构的 3D 重建图。该过程的工作原理是根据 X 射线从结构上反弹的方式获取一系列 2D 图像，然后将其组合成一个逼真的模型。 在周三发表在《自然》杂志上的一篇论文中，他们表示可以分辨出小至 14.6 纳米的细节，大约相当于当今商业芯片中最小的组件的大小。他们首先在具有熟悉布局的芯片上测试了他们的技术，然后在一个不熟悉的芯片上测试了他们的技术——两次他们都成功地重建了芯片内部工作原理的模型，细节足以了解其功能，包括晶体管和互连。图像显示了硅表面上相互连接的晶体管的复杂模式——如今一些芯片可以包含超过 50 亿个晶体管。
横截面渲染图显示了晶体管阵列的三维布局。(来源：Mirko Holler)
检查缺陷
虽然他们的方法目前需要钻出一个圆柱形的芯片部分，但他们表示，未来的改进应该允许他们对整个芯片进行成像而不会破坏它们。这将允许科学家们真正看到他们一些最小的创造物的内部设计。芯片制造商可以检查他们的产品是否存在缺陷，尤其是在医疗和航空设备的关键组件方面。芯片是在一尘不染的实验室中制造的，以防止即使是最小的灰尘颗粒干扰蚀刻过程，该过程将正负掺杂的硅线刻入芯片中，用作晶体管。如果存在缺陷，它们太小，肉眼无法看到。然而，这些成像技术可能需要遵循它们自己的摩尔定律变体。 IBM 最近宣布，他们已经研制出一种包含仅 7 纳米组件的微芯片——这对于研究人员来说，无法一窥究竟。随着我们的技术变得越来越小，我们的眼睛也需要变得更敏锐。
