吕力（前排左一）团队在极低温强磁场量子输运和调控实验站进行研讨。物理所供图

■本报记者 韩扬眉

发现分数量子反常霍尔效应和里德堡莫尔激子态，解决超导量子计算难题，攻克国产无液氦稀释制冷机和极高场全超导磁体等关键实验技术……

在这一系列突破背后，有一个共同的“助力者”——中国科学院牵头建设的综合极端条件实验装置。

“十四五”期间，综合极端条件实验装置正式建成。它包含位于北京怀柔科学城的极端条件物性表征系统、极端条件量子态调控系统、超快条件物质研究系统，以及位于长春吉林大学校区的高温高压大体积材料研究系统等。实验装置的关键和核心指标均实现自主可控，处于国际先进水平。装置采用边建设、边运行的模式，从2022年1月部分设备投入试运行以来，科学家通过“走极端”——利用极低温、强磁场、超高压、超快光场等极端条件，探索物质科学奥秘，不断拓展科学认知。

如今，装置已进入平稳运行期。“综合极端条件实验装置使我们可以在更广阔的范围内，探索新的科学现象，发现新的物质状态，造福人类社会。”综合极端条件实验装置首席科学家、中国科学院物理研究所（以下简称物理所）怀柔研究部主任吕力说。

拓展认知

从北京怀柔上空俯瞰，绵延绿意中有一个建筑群引人注目。这里占地4.8万平方米，是综合极端条件实验装置所在地，也是怀柔科学城第一个开工建设的国家大科学装置。

物理学的发展促进人类认识自然并造福人类。然而，随着理论模型、实验技术的进步和发展，要想取得新突破，需要将实验条件推向极限状态。在极端条件下，材料会表现出常规条件下无法呈现的特征物性，可能会揭示自然界的基本规律、物质新状态等。

事实上，自1985年以来，科学家利用一种或多种极端条件取得多项获得诺贝尔奖的创新成果，如整数量子霍尔效应、激光冷却原子、阿秒光脉冲及电子动力学方法等。“借助综合极端条件取得创新突破，已成为科学研究的一种重要范式。”吕力说。

在新一轮的科技竞争中，中国科学家必须争取“先发优势”。物理所深知作为国家战略科技力量成员，肩负着重要的使命担当。

综合极端条件实验装置建成了从材料制备、结构和物性表征，到综合极端物态调控，再到器件制备和性能测试的全链条一站式研究平台，包括物性表征平台、量子调控平台、超快动力学表征平台和高温高压大体积材料研究平台4个实验平台，形成了解决凝聚态物理重大科学问题的建制化研究平台。

“探索过程就像‘盲人摸象’，大家一起来探索，就容易知道是大象还是其他东西。”吕力说。

不论资排辈

创造极端条件，需要一批“走极端”的人。物理所研究员周睿就是其中代表。

周睿从物理所博士毕业后，前往法国国家科学研究中心国家强磁场实验室深造。那时，综合极端条件实验装置还只是纸上勾勒的“蓝图”。在法国3年半，周睿开展了基于水冷磁体等先进强磁场技术的高温超导材料研究和大装置运行维护工作。

装置建设时，周睿回国并承担强磁场核磁共振测量系统的研制任务。

“最大的难点是如何基于高温超导磁体进行整个强磁场测量系统的设计。”周睿谈及建设历程时说，“我们当时建设的这种基于高温超导材料的磁场系统，国际上有先例但不成熟，最终没能成功运行。”

来自中国科学院电工研究所和物理所的科研人员反复讨论，边做边摸索，逐步解决了问题。最终，他们成功自主研制了高稳定度、高均匀度、26特斯拉高磁场强度的全超导磁体。地球磁场约为0.5高斯，足以牵引指南针，而超导磁体磁场是它的50多万倍。

不过，这还未达到装置的极限。“国外类似系统仅运行了一年就损坏了，而我们至今未出现类似故障，系统的使用边界目前仍不清晰。同时，用户也提出了高压、极低温等新需求，我们需要不断摸索，一步步拓展系统的整体能力。”周睿说，他们的目标是做到世界最佳。

在综合极端条件实验装置项目中，像周睿这样的年轻人还有很多，他们像桥梁一样，一头连着科学目标，一头连着装置指标。他们致力于在更“极端”的装置上探索前沿科学。

这些“走极端”的人突破了多项关键“卡脖子”技术，创造了低于1毫开尔文的极低温、大于300吉帕的超高压、高至30特斯拉的全超导磁体、短于100阿秒的超快光场等极端物理条件。

他们放开手、大胆干也得益于物理所的科研文化。“不论资排辈，只要你说得对，所里就支持你去做，不管你的资历和年龄。”周睿说。

科学家手中的“利器”

装置边建设边运行，累计开展了千余个课题的研究，开放机时达42.8万小时。如今，综合极端条件实验装置已成为凝聚态物理领域科学家手中的“利器”。

2023年6月30日，物理所特聘研究员许杨回国正好两年半，他的团队与合作者在《科学》发表了一项重要研究成果。他们首次在实验中观测到了里德堡莫尔激子态，系统展示了对于高阶激子态的可控调节和空间束缚，为实现基于固态体系的里德堡态在量子科学技术领域的应用提供了潜在途径。

事实上，这原本是他并不看好的“备胎”课题。那时，许杨一直想用光学的方法对转角石墨烯中的量子物态进行实验验证。然而，由于各方面条件不成熟，他并未将此作为研究重点，指导学生在做其他研究时“搭”着做了一部分实验。一天，学生意外测得了一个“波浪形”的异常光谱，并确认这不是差错造成的假象，认为背后一定有真实的物理机制存在。这为后来的“里德堡莫尔激子态”的发现奠定了基础。

这一实验便是在装置拉曼实验站上完成的。拉曼实验站为实验提供了测量所需的低温强磁场样品环境、改造电学测量所需的电极部分、辅助搭建光谱测量中所需的光路等。

上海交通大学物理与天文学院副教授李听昕2021年回国。团队初建，因缺少实验设备，他们无法开展极低温测量实验。

随后两年里，他和团队成员多次往返上海和北京。2023年，他与美国团队分别独立发现“分数量子反常霍尔效应”。这一发现的核心数据是在装置亚毫开实验站的先进量子调控测量系统上获得的。实验站提供了极低温测量环境，同时通过严格的电磁屏蔽、滤波和接地处理，有效抑制了空间环境的电磁噪声，使整套测量系统的电压噪声降至10纳伏特以下，为观测分数量子反常霍尔效应提供了关键条件。

类似的成果不断涌现，综合极端条件实验装置持续助力前沿科学发展，创造着无限可能性。

大科学装置的本质是“开放共享”。如今，综合极端条件实验装置立足国内，面向全球开放，国际知名物理学家称其“在国际凝聚态物理界发挥着至关重要的作用”。

“这里已经成为国际科技合作与交流的重要平台。未来，我们期待催生新的研究方向和科学问题，吸引并培养一批优秀人才，为我国极端条件下的物质科学研究提供坚实的人才保障。”吕力说。

在“极端”条件下创造科学的无限可能—新闻—科学网

• 叮当猫
• 发布时间：2026-03-15 09:25
• 作者：叮当猫

3月15日讯 据进球网报道，希勒在接受采访时，谈到本周欧冠曼城客场0-3负于皇马的比赛。

希勒说：”曼城总是在变阵，他们和皇马这场比赛又是一套完全不同的体系、最后输掉比赛实属咎由自取。我对曼城做出如此多的人员调整感到非常意外，排出这样一套攻击性极强的阵容让我吃惊。瓜迪奥拉大概认为，皇马近期状态一般，曼城可以在客场取胜。我也看过皇马的几场比赛，（他们确实表现一般），但考虑到他们在欧冠的历史底蕴，欧冠往往才是皇马真正苏醒的时刻。”

尽管批评瓜迪奥拉的战术，希勒仍希望瓜迪奥拉能在次回合比赛中，为曼城找到正确方案、逆转皇马，希勒说：“到了欧冠赛场，皇马就会完全变一支球队，在首回合比赛中，他们在这方面已经展现得淋漓尽致、并且狠狠惩罚了曼城。皇马还罚丢了一粒点球，否则总比分就会是4比0，那（这两回合的淘汰赛）就彻底结束了。“

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希勒：曼城总是在变阵，他们本周欧冠输给皇马实属咎由自取

六一儿童节快到了，上海市儿童福利院孩子近日收到了一份特殊的儿童节“礼物”——人生的第一张身份证。

不久前，闵行公安分局七宝派出所接到上海市儿童福利院办理在院孩子身份证的申请。福利院的部分孩子由于身体缺陷，在办理证件时常常会碰到许多困难，而没有二代身份证，会给他们的就医等日常生活带来不便。

分局人口办专管民警深入了解后，立即指导七宝派出所开辟绿色通道，将户籍窗口“搬”进了福利院。生成身份证照片采集专用微信小程序二维码，由民警上门核对信息并采集照片。

图说：民警给福利院的孩子送上节日礼物闵行公安提供

5月16日，民警来到福利院，细致地为孩子们调整角度和光线，确保为每一名孩子拍出满意的证件照。在市局人口办制证中心的支持下，证件以最快的速度受理、审核签发、并第一时间制作完毕。

图说：除了送上人生中的第一张身份证外，民警还为孩子们准备了节日礼物

5月27日下午，上海市公安局人口办会同闵行公安分局人口办、七宝派出所的民警来到福利院，一同为这些孩子送上了他们人生中的第一张身份证，同时也提前送去节日的祝福与精心准备的儿童节礼物。孩子们在收到这份特殊的礼物后，脸上都露出了喜悦的笑容。福利院负责人激动地表示：“民警上门办理帮我们解决了现实难题。我替孩子们谢谢你们！”民警表示，派出所将定期主动与福利院对接了解需求，打通证件办理的“最后一公里”。

通讯员 陈诗悦 记者 鲁哲

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儿童节快到了，福利院的孩子收到人生第一张身份证

随着半导体制程向先进节点演进，3D 晶体管架构与多层互连堆叠技术的规模化应用，使得器件缺陷的隐蔽性与检测难度显著提升。传统光学检测技术已难以满足电学相关缺陷的识别需求，而电子束检测的效率瓶颈又制约了量产应用。DirectScan检测通过核心技术创新破解了这一行业痛点，为下一代半导体制造提供了高效、精准的检测解决方案。

本文将从技术原理、核心优势、应用场景及落地实践等方面，对该技术进行系统性解析。

一、先进工艺节点的检测挑战与技术缺口

当前半导体制造技术正经历关键变革：鳍式场效应晶体管逐步被全环绕栅极（GAA）纳米带晶体管替代，中段制程（MOL）因多重图形化技术的应用，堆叠复杂度持续增加。这一变革导致致命缺陷多隐匿于 3D 结构内部，传统光学检测手段难以有效识别。

同时，先进工艺节点的缺陷呈现显著的产品特异性，集中分布于特定工艺 - 版图组合的 “热点区域”，此类缺陷由芯片设计固有的版图特征引发，成为影响良率的核心因素。

行业面临的核心矛盾在于：电子束电压衬度检测是识别电学缺陷的关键技术，但传统电子束检测采用光栅扫描模式，效率远低于光学检测，无法匹配大批量生产的需求。DirectScan 技术的出现，为破解这一矛盾提供了可行路径。

二、DirectScan 核心技术架构：PointScan 的创新逻辑

DirectScan 检测方案由eProbe 电子束检测工具、FIRE GDS 版图分析平台及Exensio 大数据智能分析平台三大核心组件构成，其技术突破的核心在于PointScan 扫描技术对传统电子束检测逻辑的重构，主要体现在以下三方面：

1

设计感知驱动的靶向检测

传统电子束检测采用无差别光栅扫描，需覆盖包括介质区域在内的全部区域，且无法识别被测目标的图形特征；PointScan 技术具备非接触式电学测试特性，可精准跳转至目标器件的关键位置（如焊盘、接触点），仅对有效检测区域实施电压衬度检测，完全规避介质区域的无效扫描，实现 “按需检测”。

2

检测效率的量级提升

通过 FIRE 平台的精细化版图分析，可精准筛选出需检测的 “关键区域”，大幅缩减检测范围：

后段制程金属 3 层通孔检测：仅需扫描总可检测面积的 2.5%

中段制程栅极 - 漏极短路检测：仅需扫描总接触点的 1%

栅极残筋检测：可规避 50%-75% 的介质区域，检测面积缩减至传统方案的 10% 以下

基于上述优化，PointScan 技术的检测吞吐量可达传统单束电子束检测设备的 20-100 倍，每小时可完成数十亿个被测器件的扫描。

3

设计感知学习与属性分析能力

DirectScan 与 FIRE 平台的深度整合，可实现跨多层版图的属性提取，包括触点类型（漏极 / 栅极）、晶体管阈值电压、极性、与扩散区隔离槽的距离等关键参数。

eProbe 输出的 KLARF格式数据含专属属性识别码，可与版图特征精准匹配，工程师可直接计算特定属性或属性组合对应的缺陷率，快速定位高风险晶体管类型与版图设计方案，为工艺优化提供数据支撑。

三、高难度场景的应用突破

PointScan 技术的低电荷沉积特性，使其在传统电子束检测难以覆盖的场景中实现突破：

背侧供电网络（BSPDN）晶圆检测

键合晶圆形成的绝缘层会阻碍电荷传导，导致传统电子束检测出现电荷累积、电子束偏折与失焦问题；PointScan 技术大幅降低单位面积电荷沉积量，有效缓解上述问题，已完成实际应用验证。

3D DRAM检测

3D DRAM 的结构特性同样易引发电荷累积，此前检测难度较高，DirectScan 技术的应用使该类器件的精准检测成为可能。

DRAM 阵列短路检测

独有的可控 “充电 - 检测” 功能，可在指定位置施加电荷后跳转至目标区域采集电压衬度信号，使特定岛状节点呈现高亮状态，清晰识别与浮空相邻触点的短路问题，该功能为传统光栅扫描技术所不具备。

四、行业落地实践与全流程应用

自 2022 年初起，eProbe 检测系统已在多家先进逻辑芯片制造工厂落地，目前两套设备投入大批量生产，第三套设备处于产能爬坡阶段，应用场景覆盖半导体制造全流程：

先进逻辑芯片制造

中段制程：GAA 栅极 - 漏极短路、栅极接触孔开路、栅极外延层 / 硅化物层开路检测

后段制程：M0 层、1X 层、2X 层系统性接触孔开路与金属布线短路检测

背侧供电网络：电源通孔、源极 / 漏极通孔接触孔开路与短路检测

随机逻辑电路漏电情况评估

先进 DRAM 制造（2024-2025 年）

外围电路：栅极 - 栅极残筋短路、栅极 - 漏极短路、字线 - 字线短路与开路检测及缺陷定位

存储阵列：基于可控 “充电 - 检测” 技术的存储节点短路检测

技术总结

在半导体制程向更精密 3D 架构演进的背景下，检测技术的创新成为保障良率的关键。DirectScan 方案通过 PointScan 靶向扫描技术、设计感知分析能力与产品特异性缺陷学习功能的融合，在保留电子束检测高灵敏度的基础上，实现了检测吞吐量的量级提升，同时破解了高难度场景的检测难题。

该技术不仅解决了先进工艺节点下缺陷“难识别、难检测” 的问题，更推动半导体检测从 “缺陷识别” 向 “工艺优化赋能” 升级，为下一代半导体制造提供了核心技术支撑和全新路径。

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DirectScan 技术解析：下一代半导体电子束检测的创新路径与应用

发布时间：2018-09-11 11:57 来源:豫都网 我要投稿

[摘要]映象网据掌尚鹤壁讯 3年前遭遇车祸，她不幸成了“轮椅妈妈”;3年后，她变身手工达人，编织玩偶、绘画教程、开自己的网店……在淇县高村镇杨吴村有位“轮椅妈妈”马明艳，1987年出生的她热爱生活心怀感恩，高位截瘫身残志坚，手工编织玩偶赠送亲友及邻居，同...

　　映象网据掌尚鹤壁讯 3年前遭遇车祸，她不幸成了“轮椅妈妈”;3年后，她变身手工达人，编织玩偶、绘画教程、开自己的网店……在淇县高村镇杨吴村有位“轮椅妈妈”马明艳，1987年出生的她热爱生活心怀感恩，高位截瘫身残志坚，手工编织玩偶赠送亲友及邻居，同时经营着一家“点点爱”手工网店，马明艳用微笑和爱温暖身边人。

　　4月8日，记者来到了杨吴村采访，说起马明艳的故事，很多人都会竖起大拇指。

　　遭遇车祸一家四口受伤 “我高位截瘫，胸部以下没了知觉”

　　在村民的指引下，记者找到了马明艳的家。马明艳74岁的婆婆任秀琴回忆起那场车祸：“2015年出的事，一家四口都在车里，我儿子摔伤、儿媳妇不省人事、孙子骨折、孙女头部摔伤，俺家的天都塌了。”

　　“那场车祸我们一家四口都受了伤，我高位截瘫，胸部以下没了知觉，但我的丈夫、孩子们现在都好好的，我也满足了。”马明艳脸上带着微笑，对于车祸、对于受伤、对于坐上轮椅……所有的一切她都坦然面对。

　　丈夫守护亲友关爱 “我感受着所有人的爱”

　　马明艳回到卧室，记者看到窗台上放着绿植，还有缠着毛线装饰的饮料瓶中插着手工编织的花朵，墙壁上挂着她的婚纱照，窗前的桌子上放着手工编织的玩偶和家人的照片。“出车祸高位截瘫我是不幸的，但丈夫守护亲友关爱，我感受着所有人的爱，我感觉我还是幸运的。”马明艳很喜欢笑，即使回忆起车祸后的情况，她的脸上仍旧带着笑容。“我当时真的很严重，脊椎粉碎性骨折，肺部也受了很严重的伤。为了救我的命，受伤的丈夫不接受治疗，一直守在我身边。”马明艳告诉记者，在她很小的时候，她的母亲就去世了，而丈夫也在很小的时候就失去了父亲，两个缺少家庭温暖与关爱的人，因为爱走到一起，珍惜生活中的每一次幸福感受，随着女儿、儿子相继出生，马明艳感觉生活是那样的美好。

　　用微笑与爱，温暖身边人 “生活还要继续，我不能成为家人的负担”

　　“明艳别太累，你的身体也不好，我不放心。”任秀琴看着儿媳妇马明艳编织玩偶，总是提醒她要注意身体，多休息。“这孩子不喜欢说，冬天的时候我进屋看她，看她坐在地上，她也不叫我，啥难事都自己扛着。”任秀琴很心疼马明艳，但她已经74岁了，不能自理的儿媳是她最不放心的人。

　　马明艳不想成为家人的负担，她练习双手力量，从瘫在床上到坐起来，从坐起来到用手臂支撑挪动……马明艳告诉记者：“生活还要继续，我不能成为家人的负担。”原来，马明艳的整个治疗过程花费了60多万元，原本就不富裕的小家因为这场事故债台高筑，“我第一次手术需要14万，我当时就想哪有这么多钱，没想到第二天钱就凑够了，我们家所有的亲戚朋友都来帮助我们，还有好心人帮我们开通了网上的求助，还有陌生人给我们捐钱。”马明艳感谢亲友的帮助，还有网络平台上那些陌生人的爱心，为她凑够了手术费，完成了整个治疗过程。

　　马明艳感受别人送来的温暖，同样也希望自己用微笑和爱，温暖身边人。

　　开网店“点点爱手工” “用这个名字感谢帮助我的好心人”

　　“是需要做康复，但我不想再给家人负担，康复就停下来了。”马明艳喜欢做手工，在她身体稍微好转后，就开了一家名叫“点点爱手工”的网店，她趴在桌前绘画编制教程，她坐在轮椅上手工编织玩偶，她希望通过自己的双手赚点钱，给孩子们买件新衣服，给婆婆买一双新鞋。“家里3年没有买过一件衣服了，还有一些吃的东西，都是亲戚朋友送来的，我生活不能自理，丈夫一直照顾我没办法做工赚钱，这一段时间我练习着自己上厕所，丈夫才出门找工作。”马明艳说做手工是她所擅长的，她希望通过自己的努力为丈夫分担。

　　“我们也买不起好的毛线，我刚开始都用旧毛线做玩偶，颜色搭配合理也很好看，村里的孩子们喜欢，我就送给大家。”马明艳同时打理着自己的网店，“那时候我感受着别人的关爱，一点一点汇集，为网店起名‘点点爱’也是想用这个名字感谢帮助我的好心人。”马明艳告诉记者，网店新开她还有点不知所措“我也在琢磨着学习，小店已经卖出去两个教程了。”(记者 刘倩倩)

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女子遭遇车祸成“轮椅妈妈”　3年后变身手工达人

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