西安电子科技大学团队实现芯片散热关键技术突破
近日，西安电子科技大学郝跃院士与张进成教授团队取得一项具有里程碑意义的研究成果。该团队通过材料连接方式的创新，将传统“岛状”结构优化为原子级平整的“薄膜”结构，从而显著提升芯片的散热效率与整体性能，为半导体材料的高质量集成提供了具有复制价值的中国路径。
该项研究成果已陆续发表于国际权威期刊《自然·通讯》与《科学·进展》，引起学界广泛关注。
射频芯片散热瓶颈迎来技术革新
西安电子科技大学副校长、教授张进成指出，当前市场主流的射频半导体芯片多采用第三代氮化镓（GaN）技术，其散热性能在很大程度上受成核层结构的影响。此前，由于成核层表面通常呈现凹凸不平的“岛状”特征，导致热量难以顺利导出，容易在芯片内部堆积，进而影响性能，甚至引发器件损坏。
尽管自2014年相关成核技术获得诺贝尔奖以来，业界持续探索改进方法，但该问题始终未能彻底解决，成为制约射频芯片功率提升的关键瓶颈。
“离子注入诱导成核”技术重塑生长模式
针对上述挑战，张进成教授团队提出了一种全新的材料生长策略——“离子注入诱导成核”技术。该方法通过精准控制生长过程，取代了以往随机且不均匀的成核机制，从而实现氮化铝（AlN）层的均匀、可控生长。
在这一创新工艺的推动下，原本由“多晶岛状”构成的氮化铝层被转换为高度有序的“单晶薄膜”。这一结构上的转变大大减少了界面缺陷，显著提升了热传导效率。
实验数据表明，采用新结构的界面热阻仅为传统结构的三分之一。这一基础性材料工艺的进步，不仅有效缓解了第三代半导体的散热难题，更为第四代半导体材料的发展奠定了坚实基础。
性能跃升，打破国际纪录
基于该创新技术，团队成功研制出新型氮化镓微波功率器件。测试结果显示，在X波段和Ka波段，该器件分别实现了42 W/mm和20 W/mm的输出功率密度。这一指标相较国际同类产品提升了30%至40%，成为近二十年来该领域最为显著的技术突破。
“这意味着，如果将这项技术应用于雷达探测系统，其探测距离将显著提升；若用于通信基站，则有望实现更广的信号覆盖与更高效的能耗控制。”团队成员、西安电子科技大学微电子学院教授周弘表示。
对于普通用户而言，未来搭载此类芯片的移动设备在偏远地区将具备更强的信号接收能力，同时电池续航时间也可能得到延长。
下一代散热材料研究正在进行
周弘还透露，团队目前正致力于将具有更强热导性能的材料——如金刚石——引入半导体制造流程。如果这一方向能够实现技术突破，半导体器件的功率处理能力有望再提升一个数量级，甚至达到现有水平的十倍。