西电团队攻克芯片散热难题
2026-01-15 18:35
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芯片散热难题长期制约电子设备性能提升,西安电子科技大学郝跃院士团队近日取得关键突破。张进成、宁静教授团队通过引入石墨烯作为中间缓冲层,成功实现氧化镓与多晶金刚石的高质量结合,将热阻降至传统技术的十分之一。这一成果发表于《自然-通讯》期刊,为高功率电子器件散热提供了全新解决方案。

氧化镓作为下一代高功率电子器件的“明星材料”,虽具备耐高压、低成本优势,但其散热能力仅为硅材料的五分之一,导致器件易损坏、性能下降。研究团队创新性地采用石墨烯作为“翻译官”,屏蔽多晶金刚石衬底粗糙度的影响,使氧化镓薄膜平整生长。实验数据显示,该方案热阻仅2.82平方米·开尔文/吉瓦,较传统技术提升显著。这一突破不仅解决了氧化镓与金刚石结合的晶向紊乱问题,更大幅降低了高功率芯片的散热成本。

全球科研机构正多线并进攻克芯片散热难题。斯坦福大学研发低温多晶钻石薄膜技术,将钻石涂层整合至芯片内部;北京大学高鹏团队通过声子输运可视化技术,实现亚纳米尺度热流精准调控;微软则推出微流体冷却方案,将芯片温升降低65%。商业领域,台积电转向12英寸碳化硅基板,其热导率达500W/mK,成为兼顾性能与量产的折中方案。西电团队的研究特色在于通过材料界面工程实现低成本高效散热,目前已有企业主动寻求合作,推动技术从实验室走向产业化。

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