从“热堵点”到“原子级薄膜”——西安电子科大突破半导体界面散热瓶颈助推射频芯片功率跃升

在半导体器件微型化进程中,界面散热问题长期制约着芯片性能提升。

西安电子科技大学郝跃院士团队研究发现,传统氮化镓材料生长过程中形成的"岛状"粗糙界面,会导致热量在器件内部堆积形成"热堵点",这一问题自2014年相关成核技术获诺贝尔奖以来始终未能根治。

团队通过五年攻关,创新提出"离子注入诱导成核"技术方案。

该技术通过精确控制离子注入能量和剂量,将原本随机分布的晶体生长转变为原子级平整的薄膜结构。

实验数据显示,新型界面热阻较传统结构降低67%,热传导效率实现质的飞跃。

这一突破带来显著应用价值。

采用新技术的氮化镓功率器件,在X波段和Ka波段的功率输出分别达到42瓦/毫米和20瓦/毫米,较国际现有水平提升超三成。

在军事领域,同等尺寸雷达的探测距离可扩展20%以上;民用方面,5G基站单设备覆盖范围预计扩大15%,能耗降低约25%。

业内专家指出,该成果标志着我国在第三代半导体领域已从"跟跑"转向"并跑",部分技术达到领跑水平。

随着6G研发提速和智能装备升级,这项技术有望在太赫兹通信、卫星互联网等新赛道形成先发优势。

从跟跑到并跑再到领跑,我国半导体材料研究正在实现历史性跨越。

此次西安电子科技大学团队的突破性成果再次证明,面对"卡脖子"技术难题,唯有坚持自主创新、勇闯科技无人区,方能掌握发展主动权。

随着更多原创性成果不断涌现,我国在全球半导体产业竞争格局中的地位有望持续提升。