中国攻克半导体材料世界难题！性能跃升40%

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。

“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，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。

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。

基于这项创新的氮化铝薄膜技术，研究团队制备出的氮化镓微波功率器件，在X波段和Ka波段分别实现了42 W/mm和20 W/mm的输出功率密度。

这一数据将国际同类器件的性能纪录提升了30%到40%，是近二十年来该领域最大的一次突破。

这意味着，在芯片面积不变的情况下，装备探测距离可以显著增加；对于通信基站而言，则能实现更远的信号覆盖和更低的能耗。

对于普通民众，这项技术的红利也将逐步显现，虽然当前民用手机等设备尚不需要如此高的功率密度，但基础技术的进步是普惠的。

“未来，手机在偏远地区的信号接收能力可能更强，续航时间也可能更长。”

更深远的影响在于，它为推动5G/6G通信、卫星互联网等未来产业的发展，储备了关键的核心器件能力。