麻省理工學院（MIT）及其合作機構的研究人員開發出一種新型製造工藝，將高性能的氮化鎵（GaN）晶體管集成到標準的硅CMOS芯片上。
這一方法解決了以往氮化鎵在高成本和專業集成需求方面的挑戰，使其在各種電子應用中變得更為可及。
研究人員在新聞稿中表示：「氮化鎵是全球第二大廣泛使用的半導體，僅次於硅，其獨特的特性使其非常適合用於照明、雷達系統和電力電子等應用。」
「這種材料已經存在數十年，為了獲得其最佳性能，氮化鎵芯片需要與硅製的數字芯片（即CMOS芯片）相連接。」
研究團隊的工藝涉及在氮化鎵芯片上創建許多微小的GaN晶體管。每個晶體管或稱為「dielet」，尺寸為240 x 410 微米，然後將其分離並粘合到硅芯片上。
這一粘合過程採用低溫銅對銅的技術，保持了兩種材料的功能性。僅在硅芯片上添加少量GaN可以保持整體成本低，同時顯著提升性能，實現緊湊的高速晶體管。將這些離散的GaN晶體管分佈在硅芯片上還有助於降低系統的溫度。
為了展示其方法的有效性，研究人員構建了一個功率放大器，這是手機中的關鍵組件。這款放大器在信號強度和效率方面優於傳統硅晶體管的設備，這可能會改善通話質量、增加無線帶寬、提升連接性，並延長智能手機的電池壽命。
麻省理工學院的研究生Pradyot Yadav，作為該方法論文的主要作者，強調了這種混合芯片技術的好處。
他指出：「如果我們能降低成本、提高可擴展性，同時增強電子設備的性能，採用這項技術無疑是明智之舉。」
「我們將硅中現有的技術與最佳的氮化鎵電子技術相結合。這些混合芯片能夠改變許多商業市場。」
新的集成方案與標準半導體廠相容。它使用標準程序和低溫銅粘合工藝，避免使用昂貴的金和可能損壞典型設備的高溫。
這種相容性意味著該方法可以改善當前的電子產品和未來技術。研究人員還認為，這種集成可以支持量子應用，因為氮化鎵在某些類型的量子計算所需的低溫下表現良好。
氮化鎵是一種廣泛使用的半導體，以其適合照明、雷達系統和電力電子的特性而聞名。
能夠以可擴展的方式將高性能GaN晶體管集成到硅芯片上，為氮化鎵的更廣泛應用鋪平了道路。成功創建高性能功率放大器的案例顯示了這項技術在無線通信及其他領域的即時潛力。
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