新型 3D 晶片製造技術，使電子產品更快、更節能

麻省理工學院團隊開發一種新製造方法，能以更低成本將高性能氮化鎵電晶體無縫集成至標準矽 CMOS 晶片。

氮化鎵（Gallium nitride，GaN）是僅次於矽的第二熱門半導體材料，也是下一代高速通訊系統與先進數據中心所需電子設備關鍵，為了獲得更高性能，科學家將 GaN 晶片與矽晶片相連，但焊接方法會限制 GaN 電晶體大小，若將整個 GaN 晶片整合至矽晶片，成本又非常高，因此商業化之路仍受限。

為解決此問題，麻省理工學院團隊最近開發一種低成本、可擴展的 3D 積層新技術，能將高性能 GaN 電晶體集成至標準矽 CMOS 晶片，且與現有半導體製程兼容，突破現有 GaN 應用限制，促進高速通訊發展，並有望推動量子運算等前沿科技。

該方法首先在 GaN 晶片表面建置許多微小電晶體，接著以精細雷射技術將每個電晶體切成240 x 410 微米大小，每個電晶體頂部有微小銅柱，再於零下 400 ℃ 環境將一定數量電晶體黏合至矽晶片上，從而保留 2 種材料的功能並明顯提升性能。

此外，GaN 電路由分散在矽晶片上的離散電晶體構成，還能降低整體系統溫度。

研究團隊利用此法開發功率放大器，成功實現比矽電晶體設備更高的訊號強度與效率，在智慧型手機中，這可以提高通訊品質，增加無線頻寬，增強連接強度並延長電池壽命。

這項研究展示了多重氮化鎵晶片與矽 CMOS 的三維整合能力，突破當前技術界限，有望帶來速度更快、更節能的電子產品。

• New 3D chips could make electronics faster and more energy-efficient

（首圖來源：麻省理工學院）