中新网西安1月14日的消息说，西安电子科技大学的团队终于把困扰了人们二十年的芯片散热难题给解决了，这是在那个 2014 年成核技术拿了诺贝尔奖之后一直没被攻克的难关。有一个叫阿琳娜郭楠楠的记者去采访了西电团的领军教授周弘。她说，咱们虽然早就知道下一代材料能做得更好，但就是不知道怎么把它们造出来，就好比做饭知道要怎么控制火候，可真要做到火候正好很难。这次郝跃院士和张进成教授的团队搞出了一个大突破，他们把两种材料之间本来乱七八糟、像小岛一样的连接处，变成了一片非常平整的薄膜。这样一来，芯片散热的效率和整体的性能就都蹭蹭往上涨。这个成果发表在了《自然·通讯》和《科学·进展》这种顶级刊物上。 周弘教授解释说，半导体器件里各层材料的接口好不好，直接决定了这个器件好不好用。特别是像氮化镓这种第三代半导体，还有氧化镓这种第四代半导体，大家都想把它们集成在一起用，这就难了。以前大家用氮化铝来当中间的粘合剂，可这个氮化铝长的时候很随意，会变成无数个不规则的小岛。这种凹凸不平的结构就像在堤坝上修水渠一样，热量很难过去，堵得死死的。温度散不出去就会烧坏芯片。这个问题从 2014 年开始就一直拖着没彻底解决，是让射频芯片功率上不去的最大拦路虎。 这次突破的关键在于他们换了个法子来长氮化铝。他们发明了一种“离子注入诱导成核”的技术，让氮化铝的生长不再乱七八糟的了，而是按照规划均匀地长出来。这就好比以前是随便撒种子，现在是按格子来种，最后长出了整齐的庄稼。用这种工艺做出的氮化铝层变得非常平整整齐。 这种平整的薄膜大大减少了表面的缺陷，热量就能顺利地通过中间层跑出去了。数据显示新结构的热阻只有原来那种岛状结构的三分之一左右。这项基础的材料革新解决了从第三代到第四代半导体都遇到的散热问题，为以后芯片性能爆发打下了基础。 基于这个新的氮化铝技术，研究团队做了氮化镓微波功率器件。在 X 波段和 Ka 波段这两个频段里，器件的输出功率密度分别达到了 42 瓦每毫米和 20 瓦每毫米。这比国际上同类器件的纪录提高了 30% 到 40%，是最近二十年最大的一次进步。 周弘说这意味着在芯片面积不变的情况下装备的探测距离能变得更远；对于通信基站来说信号覆盖范围更大了还省电。虽然现在手机不需要这么高的功率密度，但技术进步总是普惠的。以后手机在偏远地区信号更好、用得更久是肯定的。这也给 5G、6G 和卫星互联网这些未来产业储备了好东西。 这成果的价值不只是几个数据好看。它把氮化铝从单纯的“粘合剂”变成了一个能适配各种材料的“通用平台”，给解决世界难题提供了一种中国办法。周弘说他们的工作就是为了解决“两种材料怎么完美结合”这个根本问题给出了标准答案。 团队的目光还盯着更远的地方。周弘说如果以后中间层换成金刚石这种材料，器件的处理能力还能再往上翻十倍甚至更多。这种对材料极限的探索就是半导体技术不断进步的动力所在。