MIT革命性3D晶片技術：氮化鎵微型電晶體讓手機通訊更強、更省電

在最新一代高速通訊系統與資料中心電力電子領域，氮化鎵(GaN)半導體材料已成為關鍵角色。不過，由於成本高昂及製程整合難度，這項先進材料至今仍未能在消費性電子產品中普及。近期MIT研究團隊成功開發出創新的3D封裝技術，讓高效能GaN電晶體能與傳統矽晶片完美結合。

這項突破性技術採用「微型電晶體切割」概念：先在GaN晶圓上製作大量微型電晶體，再用精密雷射將每個電晶體切割成240x410微米（百萬分之一公尺）的微型單元，最後透過低溫銅對銅接合技術，將所需數量的GaN電晶體精準植入標準矽晶片上。

研究團隊成員Pradyot Yadav解釋：「我們既保留矽晶片的數位運算優勢，又結合GaN的高頻特性，而且幾乎不增加成本。」這項技術已在2025年6月於舊金山舉行的RFIC研討會上發表。

實際應用方面，團隊成功開發出效能卓越的功率放大器。相較傳統矽基電晶體，新技術不僅提升訊號強度與效率，更能改善手機通話品質、增加無線頻寬、延長電池續航。由於採用標準製程，這項技術可無縫整合至現有電子產品。

特別值得一提的是，這項技術突破三大障礙：

1. 成本控制：僅需使用微量GaN材料，避免傳統整片晶圓接合造成的浪費
2. 製程相容：採用銅接合取代會汙染產線的金材料，溫度控制在400°C以下
3. 效能提升：微型化設計讓電晶體工作頻率更高，並降低系統整體溫度

IBM研究科學家Atom Watanabe評論：「這項3D整合技術突破現有極限，為異質整合開創新局，特別在無線通訊領域，將加速實現從天線到AI的整合平臺。」

展望未來，這項技術甚至可應用於量子運算領域，因為GaN在低溫環境下的表現遠優於矽材料。研究團隊正持續最佳化製程，期待為各類電子產品帶來革命性升級。

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