西电团队突破芯片散热难关,界面热阻降三成创新显威

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半导体材料领域取得重大突破

近日,西安电子科技大学郝跃院士团队在半导体材料领域取得关键性进展,成功破解了困扰业界二十年的芯片散热与性能瓶颈问题。这一突破性成果已发表在国际顶级期刊《自然·通讯》与《科学·进展》。

核心突破:改善半导体材料层间界面质量

该研究的核心在于提升半导体材料层间的界面质量,特别是第三代半导体氮化镓与第四代半导体氧化镓之间的高效集成。传统方法中,氮化铝作为中间层,在生长过程中会形成粗糙、不规则的“岛屿”结构,这一难题自2014年诺贝尔奖相关成果以来始终未能得到根本解决,严重制约了射频芯片功率的提升。

创新技术:高能离子注入技术

研究团队通过创新性地运用高能离子注入技术,使晶体成核层表面变得平整光滑,从而将界面的热阻降低至原先的三分之一,有效解决了高功率半导体芯片的共性散热问题。

氮化镓微波功率器件性能提升

基于此项突破,团队研制出的氮化镓微波功率器件,其单位面积功率较当前市面上最先进的同类器件提升了30%至40%。

技术突破的意义与应用前景

据团队成员周弘教授介绍,这项技术意味着未来探测设备的探测距离将显著增加,通信基站则可实现更广的信号覆盖与更低的能耗。对于普通用户,该技术也有望逐步带来体验升级。周弘指出:“未来若在手机中应用此类芯片,在偏远地区的信号接收能力会更强,续航时间也可能延长。”团队目前正进一步研究将金刚石等超高热导材料应用于半导体,如能攻克相关技术,半导体器件的功率处理能力有望再提升一个数量级,达到当前水平的十倍甚至更高。

总结

这项突破不仅打破了长期存在的技术瓶颈,也为未来半导体器件向更高功率、更高效率发展奠定了关键基础。

西电团队突破芯片散热难关,界面热阻降三成创新显威