業(yè)內消息，日前華為公布了和哈工大聯(lián)合申請的全新芯片專利，本次新專利技術將可能顛覆傳統(tǒng)芯片制造工藝，為未來電子產品的性能和功耗帶來更革命性進展。

據(jù)悉，該專利由華為和哈爾濱工業(yè)大學聯(lián)合申請并應用于芯片制造技術領域，是“一種基于硅和金剛石的三維集成芯片的混合鍵合方法”。新技術實現(xiàn)了以Cu/SiO2混合鍵合為基礎的硅/金剛石三維異質集成，未來可能應用在自家麒麟芯片中。

簡單來說，這項新專利的核心技術在于，突破了現(xiàn)有三維集成以硅為襯底的基礎，利用金剛石作為連接材料，實現(xiàn)硅基半導體與金剛石之間的無縫融合。這種全新的鍵合方式不僅可以提高芯片的集成度，還能降低制造成本，進而大幅提升電子產品性能。

由于金剛石具有高導熱性和高硬度的特點，同時也是寬禁帶半導體，具備擊穿場強高、載流子遷移率高、抗輻照等優(yōu)點，因此，新技術還有助于緩解電子產品發(fā)熱問題，既降低功耗，又延長壽命。

三維集成技術通過在垂直芯片方向上采用硅通孔(TSV)互連方式實現(xiàn)上下層之間的通信，能實現(xiàn)多芯片、異質芯片集成等多層堆疊的三維(3D)集成，具備功能化程度高、工藝兼容性好、成本較低等優(yōu)勢逐漸成為了半導體產業(yè)發(fā)展的主流方向。

然而，隨著集成密度不斷升高及特征尺寸不斷縮小，電子芯片的熱管理面臨極大的挑戰(zhàn)。芯片內部熱積累難以向封裝表層散熱片傳遞，導致內部節(jié)溫突升，嚴重威脅芯片性能、穩(wěn)定性和使用壽命。

通過Cu/SiO混合鍵合技術將硅基與金剛石基襯底材料進行三維集成能夠融合硅基半導體器件成熟的工藝及產線、生產效率高、成本較低的優(yōu)勢及金剛石極高的發(fā)展?jié)摿?，為三維集成的硅基器件提供散熱通道以提高器件的可靠性。

但是現(xiàn)有的Cu/SiO混合鍵合技術多以硅為襯底進行集成，其集成工藝不完全適用于金剛石，而本發(fā)明就針對性的解決了現(xiàn)有的Cu/SiO混合鍵合樣品的制備不適用于金剛石晶片表面Cu/SiO混合鍵合樣品的制備；現(xiàn)有Cu/SiO混合鍵合工藝對于具備粗糙表面的硅/金剛石三維集成適用性較差；高溫鍵合工藝容易增大芯片間熱失配，致使熱應力增加，從而影響鍵合強度，不適用于硅/金剛石的三維異質集成等問題中的至少一種。

專利摘要顯示，該方法包括：制備硅基Cu/SiO2混合鍵合樣品和金剛石基Cu/SiO2混合鍵合樣品后進行等離子體活化處理；將經(jīng)等離子體活化處理后Cu/SiO2混合鍵合樣品浸泡于有機酸溶液中，清洗后吹干；在吹干后的硅基和/或金剛石基Cu/SiO2混合鍵合樣品的待鍵合表面上滴加氫氟酸溶液，將硅基和金剛石基Cu/SiO2混合鍵合樣品對準貼合進行預鍵合，得到預鍵合芯片；將預鍵合芯片進行熱壓鍵合，退火處理，得到混合鍵合樣品對。

該發(fā)明實現(xiàn)了以Cu/SiO2混合鍵合為基礎的硅/金剛石三維異質集成。同時，華為本次發(fā)布的新型三維集成芯片采用了獨特的納米加工技術，使得芯片內部的電路布局更加緊湊，還通過先進的封裝技術實現(xiàn)了芯片與外圍電路的高效互聯(lián)，進一步提升整體性能。

業(yè)內分析人士表示，這種基于硅和金剛石的三維集成芯片的混合鍵合方法是國內芯片制造領域的一個突破，同時也為技術封鎖下的國產芯片產業(yè)打了一劑強心針！一個是中國的頂級科研公司，一個是中國的頂級科研學府，華為和哈爾濱工業(yè)大學的強強聯(lián)合未來將會有更多技術突破，為國產芯片的創(chuàng)新和發(fā)展提供強勁動力。