西安电子科大突破芯片散热瓶颈

在芯片制造领域，不同材料层之间存在的“岛状”连接结构长期影响热量传导，成为制约器件性能提升的主要障碍。近年来，西安电子科技大学郝跃院士与张进成教授领衔的科研团队通过技术突破，成功将原本粗糙不平的“岛状”界面改造为原子级平整的“薄膜”结构，显著提升了芯片的散热能力与整体性能。

据项目负责人介绍，传统半导体芯片中的晶体成核层表面普遍存在不规则起伏，导致热传导效率下降，这一问题自2014年相关成核技术获得国际重要奖项以来始终未能根本解决，尤其在高频高功率射频芯片的发展中形成了明显瓶颈。

研究团队创造性地提出“离子注入诱导成核”方法，实现了从无序生长向高度均匀、可控生长的转变。实验结果表明，新结构的界面热阻降低至传统结构的三分之一，极大改善了热量传递效率。

在该技术基础上，团队成功制备出高性能氮化镓微波功率器件，在X波段和Ka波段分别实现42 W/mm与20 W/mm的输出功率密度，较当前国际同类器件提升30%至40%，成为近二十年来该技术方向最显著的进展之一。

这一突破意味着，在相同芯片尺寸下，设备的信号探测距离得以大幅延伸，通信基站的覆盖范围更广，同时运行能耗进一步降低。尽管现阶段消费类电子产品如智能手机对如此高功率密度的需求尚不迫切，但底层技术的革新将持续推动整个行业的演进。

未来，随着技术逐步落地应用，终端用户将间接受益。例如，移动设备在弱信号区域的连接稳定性有望增强，电池使用时间也可能随之延长。更重要的是，这项成果为5G及未来6G通信、卫星互联网等前沿信息基础设施的发展提供了关键器件支撑，增强了核心技术自主能力。