英特爾晶圓代工近日取得一項新的里程碑，成功打造出全球首款也是最薄的氮化鎵（GaN）芯片，厚度僅為19微米（μm）。

英特爾憑借其最新成果——全球最薄氮化鎵芯片，在緊湊的空間內(nèi)實現(xiàn)了更高的功率、速度和效率。英特爾晶圓代工團隊展示了這款采用300毫米氮化鎵硅基晶圓制造的、厚度僅為19微米的首款氮化鎵芯片，它將為下一代半導(dǎo)體技術(shù)提供指出。

研究人員已成功將GaN晶體管與傳統(tǒng)的硅基數(shù)字電路集成到單個芯片上，從而無需單獨的配套芯片，即可將復(fù)雜的計算功能直接構(gòu)建到功率芯片中。

嚴格測試證實，這項新型GaN芯片技術(shù)極具潛力，能夠滿足實際部署所需的可靠性標(biāo)準，從而為從數(shù)據(jù)中心到下一代5G和6G通信等應(yīng)用帶來更小巧、更高效的電子設(shè)備。

該技術(shù)在IEEE國際電子器件會議（IEDM）2025上發(fā)布，旨在解決現(xiàn)代計算領(lǐng)域最緊迫的挑戰(zhàn)之一：如何在日益緊湊的空間內(nèi)提供更強大的性能、更快的速度和更高的效率。為了滿足圖形處理器、服務(wù)器和無線網(wǎng)絡(luò)對更高性能的需求，英特爾晶圓代工團隊開發(fā)了一種超薄氮化鎵芯片——其基底硅的厚度僅為19微米，約為人類頭發(fā)絲寬度的五分之一——以及業(yè)界首個完全單片集成的芯片上數(shù)字控制電路，所有這些都采用單一的集成制造工藝完成。

這項創(chuàng)新源于現(xiàn)代電子領(lǐng)域的一個根本性難題：如何在更小的空間內(nèi)集成更強大的功能，同時還要處理更高的功率負載和更快的數(shù)據(jù)傳輸速度。傳統(tǒng)的硅基技術(shù)正接近其物理極限，業(yè)界一直在尋求氮化鎵等替代材料來彌補這一差距。英特爾晶圓代工將超薄GaN芯片與片上數(shù)字控制電路相結(jié)合，無需單獨的配套芯片，并減少了組件間信號傳輸過程中的能量損耗。全面的可靠性測試進一步證明，該平臺有望成為實際產(chǎn)品的候選方案。

這項技術(shù)為多個行業(yè)的切實改進打開了大門。在數(shù)據(jù)中心，GaN芯片的開關(guān)速度更快，能耗更低。這將使電壓調(diào)節(jié)器能夠做得更小、更高效，并更靠近處理器，從而減少長距離電源傳輸路徑上的電阻損耗；在無線基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，GaN晶體管的高頻性能使其成為射頻（RF）前端技術(shù)的理想選擇，例如未來十年正在開發(fā)的5G和6G系統(tǒng)中使用的基站。GaN能夠在超過200GHz的頻率下高效運行，這使其非常適合下一代網(wǎng)絡(luò)所依賴的厘米波和毫米波頻段。除了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之外，GaN的這些特性也適用于雷達系統(tǒng)、衛(wèi)星通信以及需要快速電開關(guān)來調(diào)制光信號的光子應(yīng)用。

與傳統(tǒng)的基于CMOS的硅芯片相比，GaN芯片具有硅芯片在其物理極限下無法比擬的諸多優(yōu)勢。GaN能夠提供更高的功率密度，從而在更小的空間內(nèi)實現(xiàn)更強大的系統(tǒng)——這對于空間受限的應(yīng)用至關(guān)重要，例如數(shù)據(jù)中心、電動汽車（本質(zhì)上是移動數(shù)據(jù)中心）和無線基站的負載點供電。硅芯片在結(jié)溫高于約150°C時會變得不穩(wěn)定，這限制了其在高溫環(huán)境中的應(yīng)用。

GaN的更寬帶隙特性使其能夠在更高的溫度下穩(wěn)定運行，從而降低開關(guān)過程中的功率損耗，并實現(xiàn)更高效的散熱管理，進而減小冷卻系統(tǒng)的尺寸和成本。此外，英特爾晶圓代工采用標(biāo)準的300毫米硅晶圓進行氮化鎵（GaN）生產(chǎn)，與現(xiàn)有的硅基制造基礎(chǔ)設(shè)施兼容，有望減少對重大新投資的需求。（校對/趙月）