表面等離子體激元　半導體冷卻技術再突破

編譯／高晟鈞

包含台積電、三星等半導體大廠，都致力於縮小晶片的體積，以搭載更多晶片，製造更高性能的晶體管。

晶片的先進製程，簡單來說就是把晶片從大做小，具體是指晶片晶體管柵極寬度的大小。數字越小對應晶體管密度越大， 晶片功耗越低，性能越高，但要實際做到這一點卻並不容易。

從晶片的進化歷史來看，晶片的研發主要遵循著摩爾定律，即每18個月到兩年間，晶片的性能會翻一倍，使一塊晶片內裝上盡可能多的晶體管來提升晶片性能。80年代初期，半導體技術進入了微米領域，到了2004年，更是突破了奈米極限。

然而，也是此時各種問題陸續出現，除了「短通道效應」和「量子隧穿難題」兩個最具代表性的問題外，缺乏相應且有效冷卻技術的支撐也是一大問題。

因此，工程師們開發了一種新的技術，使用了表面等離子體激元（Surface Plasmon Polariton,簡稱SPP）的新傳熱模式，在半導體的熱管理領域取得了重大突破，將散熱效率提高了25%，對於解決小型半導體過熱的問題至關重要。

表面等離子體激元（SPP），是指電介質與金屬界面處的電磁場、金屬表面的自由電子及類似集​​體振動粒子之間強烈相互作用，而在金屬表面形成的表面波。

研究團隊利用SPP，成功改善了奈米級金屬薄膜的熱擴散。這種技術主要發生在基板上沉積金屬薄膜的過程，因此對半導體器件的生產十分有效，還具有能大面積製造的優點。研究小組表明，在半徑約3毫米、厚度為100奈米的鈦薄膜上產生表面波，熱導率提高了約 25%。

這項研究結果，對於未來奈米級高性能的半導體發展有著重大意義，因為他是少數可以應用在奈米級薄膜上，且有效的快速散熱技術。

資料來源:SciTechDaily

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