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氮化镓与硅“联姻”:新3D半导体工艺探索突破摩尔定律新路径
文章来源:永阜康科技 更新时间:2025/6/23 10:50:00
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麻省理工学院(MIT)的研究团队开发出一种低成本、可扩展的制造技术,可将高性能氮化镓(GaN)晶体管集成到标准硅芯片上,从而提升高频应用(如视频通话、实时深度学习)的性能表现。

氮化镓是继硅之后全球第二大半导体材料,因其高频、高效特性,被广泛用于雷达、电源电子等领域。然而,其高昂成本及与硅基芯片的兼容性难题,长期限制了商业化应用。

MIT 团队为此提出了新制造方案,在氮化镓晶圆表面密集制造微型晶体管,切割成仅 240×410 微米的独立单元(称“dielet”),再通过铜柱低温键合技术,精准嵌入硅互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片。

新技术的核心是“分而治之”策略。团队开发专用工具,利用真空吸附与纳米级定位,对齐 dielet 与硅基板的铜柱接口,400 摄氏度以下完成低温键合。

相比传统金焊工艺,铜柱结合成本更低、导电性更优,且兼容现有半导体产线。实验中,团队制作的功率放大器芯片(面积不足 0.5 平方毫米)在无线信号强度与能效上超越硅基器件,可提升智能手机通话质量、带宽及续航,并降低系统发热。

援引 MIT News 媒体观点,该技术为突破摩尔定律瓶颈提供了新路径,通过三维集成氮化镓与硅芯片,未来可整合射频前端、AI 加速器等模块,推动“天线至 AI”的统一平台发展。

论文共同作者 Pradyot Yadav 表示,这种“硅基数字芯片与氮化镓优势结合”的混合芯片,可能颠覆通信、数据中心及量子计算领域。

IBM 科学家 Atom Watanabe 评价,该成果“重新定义了异质集成的边界,为下一代系统小型化与能效优化树立标杆”。

 
 
 
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