MIT突破性3D晶片技術：讓電子裝置更快更省電的關鍵革命

麻省理工學院(MIT)最新研發的低成本、可擴充套件3D晶片技術，成功將高效能氮化鎵(GaN)電晶體無縫整合至標準矽晶片上，這項突破有望徹底改變下一代高速通訊系統與資料中心的電力電子技術。

氮化鎵作為先進半導體材料，雖然在高速通訊與電力電子領域極具潛力，卻因成本高昂及特殊製程要求而難以普及。MIT團隊開發的新製程完美解決這些問題，不僅成本低廉，更能與現有半導體製程相容。

這項創新技術的核心在於：先在氮化鎵晶片上製造微型電晶體，再以低溫技術將所需電晶體精準接合至矽晶片。這種「精準接合」方式只需使用少量氮化鎵，既降低成本又提升效能，同時還能有效分散系統熱量。

p>研究團隊已成功應用此技術開發出功率放大器。與傳統矽基版本相比，新技術能提供更強訊號、更高效率，未來將使智慧手機擁有更清晰通話品質、更快無線連線速度，並延長電池續航力。

「這項技術結合了矽晶片與氮化鎵電子元件的優勢。只要我們能持續降低成本、提升可擴充套件性，同時增強裝置效能，採用這項技術絕對是最明智的選擇。」論文第一作者、MIT研究生Pradyot Yadav強調。

傳統整合技術多使用金作為接合材料，不僅價格昂貴且需要高溫製程。MIT團隊改用銅接合技術，成功突破這些限制：銅不僅成本低、導電性佳，且400°C以下的低溫製程不會損害材料特性。

研究過程中，團隊開發出特殊工具來精準定位微型電晶體，其真空吸附技術可實現奈米級對接精度。歷經兩年的不斷改良，最終成功將每個僅240×410微米的氮化鎵電晶體完美整合至矽晶片。

這項突破性技術不僅能提升現有電子產品效能，更有望推動量子運算等未來科技發展。研究團隊表示，由於氮化鎵在極低溫環境下表現優於矽，這種混合晶片將成為量子運算應用的理想選擇。

該研究獲得美國國防部等多個單位支援，相關成果已在IEEE射頻積體電路研討會發表。隨著技術持續發展，這項創新整合方案將為半導體產業帶來革命性影響。