根据媒体报道，在半导体领域，氮化镓（GaN）作为一种先进的半导体材料，虽潜力巨大，但长期以来，其高昂的成本以及融入传统
电子产品所需的化要求，限制了它在商业应用中的广泛使用。不过，麻省理工学院及其他机构的研究人员近期取得的一项重要成果，有望让 GaN 在商业应用上实现重大突破。
研究人员开发出一种全新的制造方法，能够以低成本、可扩展的方式将高性能 GaN
晶体管集成到标准硅互补金属氧化物半导体（CMOS）芯片上，并且该方法与现有的半导体代工厂标准流程相兼容。具体而言，他们先在 GaN 芯片表面构建大量微型晶体管，再将其切割下来，然后通过低温工艺将适量的晶体管粘合到硅芯片上，这样既能保留两种材料的功能，又能有效控制成本。因为只需在芯片中添加少量 GaN 材料，所以成本极低，同时终器件还能凭借紧凑、高速的晶体管获得显著的性能提升。此外，将 GaN 电路分离成分立晶体管分布在硅芯片上，还能降低整个系统的温度。
研究团队利用这一工艺制造了
功率放大器，这是手机中不可或缺的组件。与采用硅晶体管的设备相比，新的功率放大器能够实现更高的信号强度和效率。在智能手机中应用该技术，可显著改善通话质量、提升无线带宽、增强连接性并延长电池寿命。
从长远来看，由于该方法符合标准流程，不仅可以改进现有的电子设备，还能为未来技术带来变革。甚至在量子应用领域，这种新的集成方案也具有巨大潜力。因为在许多类型的量子计算所必需的低温条件下，GaN 的性能优于硅。
麻省理工学院研究生、该方法论文的主要作者 Pradyot Yadav 表示：“如果能降低成本、提高可扩展性并提升电子设备性能，采用这项技术是必然之选。我们将硅材料的优势与的 GaN
电子元件完美结合，这些混合芯片有望彻底改变众多商业市场。”
以往为了发挥 GaN 的性能，需要将 GaN 芯片连接到硅数字芯片上。一些集成方法通过焊接连接 GaN 晶体管，但限制了晶体管尺寸；另一些方法将整个 GaN
晶片集成到硅晶片上，却造成了材料的大量浪费，成本极高。而新方法通过在硅芯片上直接添加超微型分立 GaN 晶体管，解决了这些问题。
新芯片的制造需经过多步加工。首先在 GaN 晶圆表面制造紧密排列的微型晶体管，用精细激光技术切割成 “小芯片”。每个晶体管顶部布满微小铜柱，用于与标准硅 CMOS 芯片表面的铜柱直接键合。铜铜键合温度低于 400 摄氏度，不会损坏材料，且成本低、导电性好，优于目前常用的金键合。为实现集成过程，研究人员还开发了专门工具，能以纳米级精度将微小 GaN 晶体管与硅芯片集成。
研究人员完善工艺后，开发的功率放大器展现出了卓越性能。IBM 研究科学家 Atom Watanabe 评价，这项工作通过展示多个 GaN 芯片与硅 CMOS 的 3D 集成，取得了重大进展，突破了当前技术能力的界限。
