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我国攻克半导体材料世界难题
来源:科技日报据科技日报,在芯片制造中,不同材料层间的“岛状”连接结构长期阻碍热量传递,成为器件性能提升的关键瓶颈。
近日,西安电子科技大学郝跃院士、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”,使芯片散热效率和器件性能获得突破性提升。这项为半导体材料高质量集成提供“中国范式”的突破性成果,已发表在《自然·通讯》与《科学进展》上。 “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。”西安电子科技大学副校长、教授张进成介绍,“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器件损坏。”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。 团队首创“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。基于该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42瓦/毫米和20瓦/毫米,将国际纪录提升30%—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、更节能。
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