X射线以创纪录精度洞察微芯片“内心”

瑞士保罗谢勒研究所、洛桑联邦理工学院、苏黎世联邦理工大学和美国南加州大学科学家合作，首次使用X射线，以4纳米超高精度观测了先进计算机微芯片的“内心”，创造了新的世界纪录。研究团队制作的高分辨率三维图像，有望推动信息技术和生命科学等领域取得显著进展。相关论文发表于新一期《自然》杂志。

目前，一块微芯片上能够集成上百亿甚至更多晶体管，其制造过程复杂而精细，对由此产生的结构进行表征和映射面临极大困难。虽然扫描电子显微镜的分辨率可达几纳米，非常适合对微型晶体管进行成像，但它们通常只能生成物体表面的二维图像。若需获取三维图像，则必须逐层检查芯片，而这会破坏芯片结构。

X射线能更深入地穿透材料，利用X射线断层扫描技术可在不破坏芯片的情况下，生成三维图像。然而，现有的X射线技术难以对微芯片这类微型结构进行精确成像。

为克服这一难题，研究团队使用叠层相干衍射成像技术作为解决方案。

这项技术使X射线光束不是聚焦于样品的某个纳米点，而是让样品在纳米尺度移动，使照射在其上的X射线光束的移动路径形成一个精密网格，网格上的每个点都会记录样品的衍射图案。由于单个网格点间距离小于光束直径，成像区域存在重叠，因此可提供足够多的信息，算法据此能以高分辨率重建样本图像。

2017年，研究团队成功以15纳米的分辨率对计算机芯片进行了空间成像，创下当时的纪录。此后，他们一直致力于提升这一技术的精度。在最新研究中，通过采用更短的曝光时间和更先进的算法，他们以4纳米的分辨率打破了此前的纪录。

研究团队指出，这项技术不限于洞察微芯片的“内心”，还能为生命科学等领域的样品内部精确成像，从而推动相关领域的进一步发展。