电子行业长期面临一个核心痛点：一旦芯片被封装在保护壳内并投入运行，其内部状态便如同“黑盒”。传统检测方法往往需要物理探针接触、切断电源或拆解设备，这不仅效率低下，且在许多实际应用场景中完全不可行。近日，一支由澳大利亚阿德莱德大学（University of Adelaide）领衔的国际研究团队，开发出一项创新技术，利用太赫兹波（Terahertz waves），实现了对正在运行中的半导体芯片内部活动的非接触式、无损监测。
这项技术的核心在于对太赫兹频段电磁波的精准操控。太赫兹波位于微波与红外线之间，是一种安全且非电离的辐射形式，此前主要因其在医学成像等领域的潜力而受到关注。然而，由于该频段的技术开发相对滞后，长期以来被视为一片未被充分探索的“空白地带”。此次研究首次将太赫兹辐射应用于检测完全封装半导体器件内部微小的电荷运动，相当于赋予了电子设备一种类似“超级英雄”的透视眼，且无需承担传统X射线的辐射风险。
突破亚波长探测极限的技术瓶颈
尽管原理上太赫兹波能够通过检测穿过晶体管结的电子密度变化来探测半导体组件，但在工程实践中极具挑战性。芯片内部的PN结尺寸远小于太赫兹波的波长（例如在275 GHz频段下），且目标区域仅为毫米级甚至更小。传统光学手段难以聚焦如此微小的细节，导致信号极其微弱，极易被背景噪声淹没。
为解决这一难题，研究团队设计了一种新型探测器——同相正交零差接收器（Homodyne Quadrature Receiver）。该装置具备极高的灵敏度，能够有效抵消背景噪声，从而从复杂的电磁环境中隔离出由电子组件内部活动产生的微弱信号。正如阿德莱德大学的Withawat Withayachumnankul教授所言：“大多数现有检测方法需要物理探针或暴露的芯片，这使得它们在许多场景中不切实际。我们的研究是解决这一长期问题的第一步，现在我们可以从外部观察运行中半导体器件内部的电活动，而不会损坏设备或中断其操作。”
实验结果证实，得益于这种高灵敏度收发器，即使目标尺寸小于波长，也能通过常规太赫兹光学系统进行有效监测。这一突破不仅验证了太赫兹波在非侵入式监测中的可行性，更为半导体行业的无损检测开辟了新路径。
推动智能芯片自诊断与下一代研发
这项技术的实际应用价值深远。对于芯片制造商而言，它允许在生产过程中对封装好的芯片进行实时质量检查，无需破坏性测试即可评估硬件完整性。对于终端用户和工业应用，特别是在那些物理访问受限或不允许中断运行的关键系统中（如航空航天、医疗设备或数据中心），该技术能够远程监控集成电路的健康状况，及时发现缺陷或受损组件。
德国波茨坦大学（University of Potsdam）的Chitchanok Chuengsatiansup指出：“能够以非侵入方式远程评估电子活动，有助于验证关键硬件的完整性，检测故障组件，并监控那些物理访问受限的系统。这项研究为更智能、具备自诊断能力的电子设备铺平了道路，也为监控复杂集成电路和加速下一代芯片开发提供了新方法。”
相关研究成果已发表于《IEEE微波期刊》（IEEE Journal of Microwaves），论文标题为《使用太赫兹波对有源半导体器件进行非接触探测》。随着太赫兹技术的成熟，未来电子行业有望迎来从“事后维修”到“实时健康监测”的范式转变，显著提升电子系统的可靠性与维护效率。