美國麻省理工學院研究團隊給氮化鎵芯片嵌入一層超薄單晶金剛石，突破了高功率無線芯片散熱瓶頸，並制備出性能創紀錄的無線功率放大器，為6G通信、衛星互聯網等高功率電子設備提供了新的芯片級熱管理方案。相關成果在2026年IEEE國際微波研討會上發布。

硅是目前絕大多數芯片的基礎材料，但其功率承載能力存在天然限制，難以滿足未來高速無線通信對性能和能效的要求。相比之下，氮化鎵具有更高的功率密度和工作頻率，被視為6G通信、高功率雷達和衛星通信的重要候選材料。然而，氮化鎵器件在運行過程中大量能量會轉化為熱量，而局部熱點會降低器件可靠性並限制性能發揮。

為解決這一問題，研究團隊採用實驗室培育的單晶金剛石作為散熱層。金剛石具有已知材料中最高的導熱率，可迅速擴散熱量，可使氮化鎵與硅基電路保持相近溫度，從而提高整個三維芯片系統的可靠性。

此前，通常在氮化鎵晶體管表面直接生長超薄金剛石層，但這種方法難以大規模制造，而且會產生寄生電容，降低器件運行速度。此次，團隊利用飛秒激光從氮化鎵晶圓中切割出微型芯粒，並將其嵌入預先加工好的單晶金剛石基底微腔中，再通過僅20微米厚的導熱薄膜實現高效熱傳導。

在此基礎上，團隊制備出無線系統關鍵器件，即功率放大器。測試結果顯示，其輸出功率、效率和增益均超過已知同類器件。團隊表示，該放大器能夠支持信號遠距離傳播，可應用於高功率雷達、空間通信以及工業無人機等領域。（記者張佳欣）