阿德萊德大學的研究團隊在半導體測試領域?qū)崿F(xiàn)了一項關鍵技術突破，通過太赫茲輻射首次實現(xiàn)了對運行中芯片內(nèi)部晶體管活動的非侵入式探測。這項技術無需拆解芯片封裝，即可在處理器工作狀態(tài)下實時觀察其內(nèi)部結(jié)構，為芯片故障診斷和性能優(yōu)化提供了全新手段。

太赫茲波是介于微波與紅外線之間的電磁波，頻率范圍為0.1-10 THz，波長在30至3000微米之間。這種特殊頻段的電磁波具有穿透非極性材料、非電離輻射安全性高、對微小結(jié)構敏感等特性，理論上可穿透芯片封裝材料直接探測內(nèi)部電路。然而，由于太赫茲波長（約300微米）遠大于晶體管尺寸（納米級），傳統(tǒng)檢測方法難以捕捉反射信號的細微變化，導致實際應用長期受限。

研究團隊通過改造實驗室設備矢量網(wǎng)絡分析儀（VNA）突破了這一瓶頸。該設備首先生成已知頻率和相位的微波信號，經(jīng)頻率擴展器轉(zhuǎn)換為太赫茲波后，通過聚焦透鏡照射到通電工作的芯片表面。當內(nèi)部晶體管進行開關切換時，會反射攜帶狀態(tài)信息的太赫茲信號，接收器將這些信號下變頻回微波頻段，通過分析幅度和相位的微小差異還原晶體管工作狀態(tài)。

團隊成員Withawat Withayachumnankul透露，原設備僅設計用于微波頻率比對，而太赫茲信號的物理尺寸比被探測對象更大，導致反射信號變化極難捕捉。為解決這一問題，研究團隊開發(fā)了零差正交接收器，這是目前唯一能檢測兩個頻率間微小差異的設備，同時可有效抑制振蕩器噪聲干擾。"我們不得不重新設計接收器的核心組件，使其能在太赫茲頻段工作。"他解釋道。

這項技術的核心優(yōu)勢在于實現(xiàn)了真正的非侵入式診斷。傳統(tǒng)測試工具要么需要停止芯片運行，要么必須破壞封裝結(jié)構，而太赫茲探測技術允許技術人員在不損壞芯片的情況下，直接觀察運行中晶體管的開關行為。這對于分析處理器瞬態(tài)故障、優(yōu)化芯片設計參數(shù)具有重要價值，特別是在高性能計算和人工智能芯片領域，可顯著縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。