根據 IEEE Spectrum 報導，阿德萊德大學 的研究團隊近期提出一項新型半導體量測技術，利用太赫茲（terahertz）電磁波，即可在不干擾晶片運作的情況下，觀測內部電晶體的活動。研究指出，該方法有望為既有晶片測試提供新的量測方向。
半導體怎麼檢查電晶體活動？
目前半導體測試主要仍仰賴接觸式量測方式，如透過探針或探針卡直接接觸晶片進行電性測試。其中，探針多用於實驗室除錯，逐點量測電壓與電流；探針卡則應用於晶圓測試（wafer sort），可一次接觸數百至數千個 I/O 端點，進行量產檢測與良率判定。
隨著製程持續微縮與晶片 I/O 密度提升，探針卡技術已逐步由傳統架構轉向垂直式與 MEMS 設計，以支援更高精度與高頻測試需求。不過，此類方法本質上仍屬接觸式量測，難以在晶片實際運作時觀測其內部行為。
太赫茲量測怎麼運作呢？
相較之下，該研究提出的太赫茲量測技術，透過電磁波與晶片交互作用來推測電晶體活動。其原理為利用向量網路分析儀（VNA）產生微波訊號，經頻率轉換後形成太赫茲波，並照射至晶片表面。
當晶片在運作過程中，內部電晶體持續進行開關切換，將改變電荷分布與導電狀態，進而影響太赫茲波的反射特性。系統再透過比對反射訊號與原始訊號在振幅與相位上的細微差異，推測晶片內部的電性變化，達到非接觸式量測的效果。
（Source：IEEE Xplore）
太赫茲量測缺點在哪裡？
儘管該技術具備創新性，但目前仍面臨多項技術挑戰。首先，太赫茲波長遠大於奈米級電晶體尺寸，使訊號變化極為微弱，對量測靈敏度提出高度要求。同時，儀器本身的雜訊也可能掩蓋關鍵訊號，使判讀難度提升。
此外，目前系統靈敏度仍有限，主要僅能應用於離散元件與少量電晶體的簡單積體電路，例如整流二極體、雙極性電晶體與場效電晶體（FET），並已開始測試包含數個 FET 的小型積體電路。未來關鍵挑戰在於提升靈敏度，以支援更高密度的先進晶片測試。
太赫茲量測技術仍處於早期發展階段，短期內難以取代既有探針與探針卡測試方式。然而，隨著靈敏度與解析能力持續提升，未來有望作為補充性量測手段，提供不同於傳統接觸式測試的觀測視角。
特別是在先進製程與高複雜度晶片環境下，若能實現對「運作中晶片」的非侵入式觀測，將有助於除錯、失效分析與設計優化，為半導體測試技術開啟新的發展方向。
（首圖來源：AI 生成）
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