技术突破 - 美国麻省理工学院研究团队通过将氮化镓芯片嵌入超薄单晶金刚石层，突破了高功率无线芯片的散热瓶颈，并制备出性能创纪录的无线功率放大器 [1] - 该技术为6G通信、卫星互联网等高功率电子设备提供了新的芯片级热管理方案，相关成果在2026年IEEE国际微波研讨会上发布 [1] 材料背景与挑战 - 硅作为当前主流芯片基础材料，其功率承载能力存在天然限制，难以满足未来高速无线通信对性能和能效的要求 [1] - 氮化镓具有更高的功率密度和工作频率，被视为6G通信、高功率雷达和卫星通信的重要候选材料 [1] - 氮化镓器件在运行中大量能量转化为热量，局部热点会降低器件可靠性并限制性能发挥 [1] 技术方案与优势 - 研究团队采用实验室培育的单晶金刚石作为散热层，其具有已知材料中最高的导热率，可迅速扩散热量，使氮化镓与硅基电路保持相近温度，提高整个三维芯片系统的可靠性 [2] - 团队摒弃了以往直接在氮化镓晶体管表面生长超薄金刚石层的方法，该方法难以大规模制造且会产生寄生电容，降低器件运行速度 [2] - 新方法利用飞秒激光从氮化镓晶圆中切割出微型芯粒，并将其嵌入预先加工好的单晶金刚石基底微腔中，再通过仅20微米厚的导热薄膜实现高效热传导 [2] 应用与性能 - 基于该技术，团队制备出无线系统关键器件——功率放大器，其输出功率、效率和增益均超过已知同类器件 [2] - 该放大器能够支持信号远距离传播，可应用于高功率雷达、空间通信以及工业无人机等领域 [2]