我国攻克半导体材料世界难题 芯片散热效率大幅提升[推荐]

在芯片制造过程中，不同材料层间的“岛状”连接结构长期阻碍了热量传递，成为器件性能提升的主要障碍。最近，西安电子科技大学郝跃院士和张进成教授团队通过创新技术，成功将粗糙的“岛状”界面转变为原子级平整的“薄膜”，显著提高了芯片散热效率和器件性能。这项成果为半导体材料高质量集成提供了新的范式，并已在《自然·通讯》与《科学进展》上发表。

传统半导体芯片的晶体成核层表面凹凸不平，严重影响散热效果。热量散不出去会形成“热堵点”，严重时导致芯片性能下降甚至损坏。这个问题自2014年相关成核技术获得诺贝尔奖以来一直未能彻底解决，成为射频芯片功率提升的最大瓶颈。

该团队首创了“离子注入诱导成核”技术，将原本随机的生长过程转为精准可控的均匀生长。实验显示，新结构界面热阻仅为传统的三分之一。基于这项技术制备的氮化镓微波功率器件，在X波段和Ka波段输出功率密度分别达到42瓦/毫米和20瓦/毫米，将国际纪录提升了30%到40%。这意味着同样芯片面积下，装备探测距离可显著增加，通信基站也能覆盖更远且更加节能。