新材料遇上新结构：刘阳教授团队如何突破LPU芯片性能瓶颈？

新材料遇上新结构：刘阳教授团队如何突破LPU芯片性能瓶颈？

引用

CSDN

等

12

来源

1.

https://m.blog.csdn.net/m0_64640666/article/details/143592861

2.

https://xueshu.baidu.com/usercenter/paper/show?paperid=1u7n0rt0yd340v50aa6a0860u7615307

3.

https://blog.csdn.net/monian000/article/details/138353835

4.

https://blog.csdn.net/weixin_41496173/article/details/140208009

5.

https://www.163.com/dy/article/IRHTS1A805566VDM.html

6.

https://36kr.com/p/2663890882536199

7.

https://www.sklcm.sdu.edu.cn/

8.

http://www.huatongqx.com/kxyj/list.htm

9.

http://cn.ijemnet.com/en/article/id/f091da7b-c321-4e8f-b359-d882597f907f

10.

http://xdxy.sdjtu.edu.cn/info/1060/6043.htm

11.

https://www.nepconchina.com/zh-cn/mtzx/hyxw/2024/3/16.html

12.

http://www.anhuijinbu.com/sys-nd/28.html

在半导体领域，新材料和新结构的创新往往能带来性能的突破。近期，山东大学晶体材料研究院的刘阳教授团队在这一领域取得了重要进展，他们通过引入分裂栅结构，成功提升了基于AlGaN/GaN异质结的LPU芯片性能。

刘阳教授是国家自然科学基金青年项目获得者，长期从事半导体器件研究，特别是在基于新材料的晶体管设计方面有深入研究。其团队在功能晶体生长方法研究中取得的重要进展，为LPU芯片的升级提供了新的技术路径。

AlGaN/GaN异质结场效应晶体管（HEMT）是近年来备受关注的新型半导体器件。GaN作为第三代半导体材料，具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、临界击穿电场大以及耐高温等优势，非常适合制作微波、高温和大功率器件。同时，由于压电极化和自发极化的作用，AlGaN/GaN异质结界面处会产生高密度的二维电子气，使得器件具有大电流密度和快速开关速度的特点。

在传统的单栅结构中，随着栅宽的增加，虽然输出电流会提高，但寄生电阻也会随之增加，同时可能出现相移现象，导致能量损耗。为了解决这些问题，刘阳教授团队采用了分裂栅结构设计。

分裂栅结构通过将栅极分成多个独立的栅指，每个栅指都能独立控制电流。这种设计不仅提高了功率密度，还有效解决了电延迟问题。当信号从栅极输入时，会被分配到每个栅指中，在每个栅指器件单元中进行放大，最后在漏端收集，实现较大的功率输出。

分裂栅结构的设计在实际应用中展现出显著优势。首先，通过优化栅指的布局，可以有效减少相移现象。例如，鱼骨栅结构相比平行栅结构，在相移问题上表现出更好的性能，同时在热管理方面也更优。

其次，这种结构设计还能降低器件的寄生电阻，提高整体效率。通过仿真分析发现，优化后的分裂栅结构可以显著改善器件的高频特性，使其更适合在射频和功率应用中使用。

LPU（Language Processing Unit）芯片是一种专为AI推理加速设计的新型芯片架构，在自然语言处理等领域展现出显著优势。新材料和新结构的应用，为LPU芯片的性能提升开辟了新的方向。

通过采用AlGaN/GaN材料和分裂栅结构，LPU芯片在功耗和性能之间实现了更好的平衡。这种技术突破不仅提高了芯片的工作效率，还为未来开发更先进的AI加速器提供了新的可能性。

随着人工智能应用的不断扩展，对高性能、低功耗芯片的需求日益迫切。刘阳教授团队的研究成果为LPU芯片的升级提供了新的技术路径，也为我国在半导体领域实现技术突破带来了新的希望。

然而，从实验室成果到产业化应用还有很长的路要走。目前，这种新材料和新结构的组合在实际应用中仍面临一些挑战，如制造工艺的复杂性、成本控制等问题。但不可否认的是，这项研究为未来半导体技术的发展指明了一个新的方向。