我国攻克半导体界面散热难题 芯片性能实现突破性提升

　　【CNMO科技消息】1月17日，西安电子科技大学郝跃院士与张进成教授团队宣布在半导体材料领域取得重大技术突破。该团队成功解决了长期制约芯片性能提升的关键瓶颈——不同材料层间“岛状”界面导致的散热效率低下问题。研究成果已发表于国际权威期刊《自然·通讯》与《科学进展》，为全球半导体高质量集成提供了“中国范式”。

图源：新浪科技

　　在传统芯片制造中，晶体成核层表面粗糙不平，形成大量微米级“岛状”结构，严重阻碍热量传导。西安电子科技大学副校长、教授张进成指出：“热量散不出去会形成‘热堵点’，轻则降低器件性能，重则导致芯片失效。”这一难题自2014年相关成核机制研究获诺贝尔奖以来，始终未能彻底攻克，尤其成为射频功率芯片发展的主要障碍。

　　针对此问题，研究团队首创“离子注入诱导成核”技术，通过精确控制离子注入参数，将原本随机、无序的薄膜生长过程转变为高度均匀、原子级平整的连续薄膜。实验数据显示，新结构的界面热阻仅为传统工艺的三分之一，显著改善了热管理能力。

　　基于该技术制备的氮化镓（GaN）微波功率器件，在X波段和Ka波段的输出功率密度分别达到42瓦/毫米和20瓦/毫米，较现有国际纪录提升30%至40%。这意味着在相同芯片面积下，雷达探测距离可大幅延伸，5G/6G通信基站覆盖范围更广且能耗更低。

　　专家表示，此项成果不仅推动了第三代半导体器件性能的跃升，也为未来高功率、高频通信、卫星互联网及国防电子系统提供了关键材料支撑。随着技术逐步走向产业化，其红利有望惠及民用通信、智能终端等多个领域，进一步夯实我国在先进半导体领域的技术自主能力。