芯耀
与非AI
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近日，英特尔晶圆代工团队对外展示了一项关键进展：基于300毫米硅基晶圆制造的氮化镓（GaN）芯片，其底层硅衬底厚度被压缩至仅19微米，接近机械支撑与电气性能之间的极限区间。同时，该芯片实现了功率器件与数字控制电路的单片集成，成为目前业内少见的系统级一体化GaN方案。
这一成果已在2025年IEEE国际电子器件会议（IEDM）上发布，指向一个核心问题——在更小空间内，如何同时实现更高功率密度、更快开关速度与更低能耗。
从“分立器件”到“单片系统”：路径缩短带来的效率跃迁
传统电源系统通常由功率器件与独立控制芯片构成，两者之间通过封装与互连实现连接。这种架构下，信号路径长、寄生参数多，成为限制效率与响应速度的重要因素。
英特尔此次的核心创新，在于将GaN功率晶体管与硅基数字控制电路直接集成在同一芯片内。通过层转移工艺，将硅PMOS逻辑器件与GaN MOSHEMT并排构建，并共享同一布线层，实现真正意义上的单片集成。
这一结构带来的变化是直接的：控制逻辑更靠近功率开关单元，驱动延迟显著降低信号路径缩短，寄生电阻与电容同步下降开关过程中的能量损耗减少
测试结果显示，其反相器切换时间仅为33皮秒，并在整片300毫米晶圆上保持一致，验证了工艺的均匀性与量产潜力。
19微米减薄
将硅基底减薄至19微米，是对整个电源架构的重新定义。
一方面，减薄直接缩短了热传导路径与电流路径，降低寄生电阻，提升整体效率；另一方面，也使芯片能够更靠近负载部署，例如直接贴近处理器或GPU供电单元，从而显著缩短电源路径。
在高频动态负载场景中，这种变化尤为关键：电源响应速度更快，瞬态调节能力更强，有助于支撑AI算力、服务器和高性能计算系统的供电需求。
但与此同时，工艺难度也显著提升。晶圆在完成全部器件与金属层后再进行极限减薄，容易引发翘曲或破裂。英特尔采用“研磨前隐形切割”（SDBG）技术，通过激光在晶圆内部预制裂纹，再进行机械减薄，从而在结构完整性与厚度控制之间取得平衡。
GaN优势放大：高频、高温、高效率的协同体现
作为宽禁带半导体，GaN具备高击穿电压、低导通损耗和高开关速度等特性，使其在高频、高功率密度条件下依然能够保持较高效率。相较于硅器件在约150°C附近性能显著衰减，GaN在更高温度区间内仍能稳定工作。
在射频领域，这一能力直接对应更高的工作频率。测试显示，该器件截止频率超过300 GHz，可覆盖毫米波通信、卫星链路以及雷达系统等应用场景。
同时，高温稳定性也为散热设计提供了新的空间：系统不再完全依赖“强制降温”，而可以通过结构优化降低冷却系统体积与成本。
兼容硅工艺：走向规模化的关键路径
尽管采用了GaN材料，但该技术路线仍然建立在成熟的硅基基础设施之上。通过在300毫米硅晶圆上生长GaN，并复用现有半导体产线设备，英特尔避免了完全转向专用GaN产线所带来的高成本投入。这一策略，为GaN技术从实验室走向大规模产业化提供了现实路径。
在可靠性方面，该平台已通过包括TDDB、pBTI、HTRB和HCI在内的多项行业标准测试，验证其在高温、高压和长期运行条件下的稳定性，具备实际应用基础。
应用指向：从数据中心到6G通信
从应用角度看，这一技术的价值集中体现在“缩短距离”——电源与负载的距离、控制与执行的距离。在数据中心领域，更高效、更紧凑的电压调节模块可以直接贴近处理器部署，降低电源路径损耗，提高整体能效；在无线基础设施中，GaN的高频能力使其成为5G/6G基站射频前端的重要候选；在雷达、卫星通信及光子系统中，高速开关能力同样具备直接应用价值。
