在芯片制造過(guò)程中,不同材料層間的“島狀”連接結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期阻礙了熱量傳遞,成為器件性能提升的主要障礙。最近,西安電子科技大學(xué)郝躍院士和張進(jìn)成教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新技術(shù),成功將粗糙的“島狀”界面轉(zhuǎn)變?yōu)樵蛹?jí)平整的“薄膜”,顯著提高了芯片散熱效率和器件性能。這項(xiàng)成果為半導(dǎo)體材料高質(zhì)量集成提供了新的范式,并已在《自然·通訊》與《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表。
傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片的晶體成核層表面凹凸不平,嚴(yán)重影響散熱效果。熱量散不出去會(huì)形成“熱堵點(diǎn)”,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致芯片性能下降甚至損壞。這個(gè)問(wèn)題自2014年相關(guān)成核技術(shù)獲得諾貝爾獎(jiǎng)以來(lái)一直未能徹底解決,成為射頻芯片功率提升的最大瓶頸。
該團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)了“離子注入誘導(dǎo)成核”技術(shù),將原本隨機(jī)的生長(zhǎng)過(guò)程轉(zhuǎn)為精準(zhǔn)可控的均勻生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)顯示,新結(jié)構(gòu)界面熱阻僅為傳統(tǒng)的三分之一。基于這項(xiàng)技術(shù)制備的氮化鎵微波功率器件,在X波段和Ka波段輸出功率密度分別達(dá)到42瓦/毫米和20瓦/毫米,將國(guó)際紀(jì)錄提升了30%到40%。這意味著同樣芯片面積下,裝備探測(cè)距離可顯著增加,通信基站也能覆蓋更遠(yuǎn)且更加節(jié)能。
近日,黑龍江大學(xué)、清華大學(xué)和新加坡國(guó)立大學(xué)合作完成了一項(xiàng)突破性研究成果,并在《Nature》上正式發(fā)表
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