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特刊“构建三维集成电路和微系统”
随着芯片技术的进一步革新，半导体集成电路为微电子系统的发展做出了不可替代的贡献。三维集成技术依靠垂直方向上的引线键合和芯片倒装实现多层电路键合，在封装级实现垂直互连，可以以较低的成本实现复杂的微系统，同时仍保持较高的性能和集成度。与传统的二维集成相比，三维集成在高端计算、服务器和数据中心、军事和航空航天、医疗设备等半导体和微电子领域得到越来越广泛的应用。因此，为适应时代发展的需求，对三维集成进行更深入和广泛的研究是必不可少的。三维集成系统的性能与工艺技术路线密切相关。晶圆键合三维堆叠技术通过晶圆键合和互连孔的工艺满足了芯片对增加带宽和降低功耗的需求，对未来的三维集成处理具有重要意义。此外，通过TSV（硅通孔）互连技术，三维堆叠系统的性能得到了极大的提升，因此TSV技术在三维集成电路应用中具有重要意义。当三维集成硬件技术遇到瓶颈时，与人工智能算法的结合成为重点，这也有效地提高了系统的整体性能。三维集成在微电子领域的应用涉及到方方面面，微纳加工技术中的凸点、高密度通孔制造与晶圆键合的结合以及技术的不断改进也对三维集成的材料、元件和电路提出了更高的要求。为了克服这些问题，我们分享了3D集成方面的最新进展，以增强其功能能力并使其适应不同的应用。“构建三维集成电路和微系统”特刊旨在收集与3D集成电路和微系统相关的优秀研究成果和综合报告。特刊可在线获取，网址为https://www.mdpi.com/journal/processes/special_issues/TDIC。本特刊涵盖了3D集成方面的各种理论和实验研究，重点关注3D集成系统的工艺和技术路线以及人工智能算法与不同应用领域的结合。3D集成的一项重大贡献在于光互连技术。新一代数据中心进一步向高速化、智能化方向发展，对光互连技术的迭代需求巨大，基于有源光子中介层的三维集成可实现高集成度、高带宽、低功耗等优势，
宽带隙器件特刊社论：设计、制造和应用
新兴的宽带隙 (WBG) 半导体有望推动全球产业发展，就如同 50 多年前硅 (Si) 芯片的发明推动了现代计算机时代的到来一样。基于 SiC 和 GaN 的器件正开始变得更加商业化。与同类的基于 Si 的元件相比，这些 WBG 器件更小、更快、更高效，在更严苛的操作条件下也能提供更高的可靠性。此外，在此框架下，一种新型微电子级半导体材料被创造出来，其带隙甚至比之前建立的宽带隙半导体（如 GaN 和 SiC）还要大，因此被称为“超宽带隙”材料。这些材料包括 AlGaN、AlN、金刚石和 BN 氧化物基材料，它们在理论上具有更优越的性能，包括更高的临界击穿场、更高的工作温度和潜在的更高辐射耐受性。这些特性反过来又使得革命性的新器件可用于极端环境成为可能，例如高效功率晶体管（因为巴利加品质因数有所提高）、超高压脉冲功率开关、高效 UV-LED、激光二极管和 RF 电子设备。本期特刊发表了 20 篇论文，重点关注基于宽带隙的器件：设计、制造和应用。三篇论文 [1-3] 涉及未来 5G 应用和其他高速高功率应用的 RF 功率电子设备。其中九篇论文 [4-12] 探讨了宽带隙高功率器件的各种设计。其余论文涵盖了基于宽带隙的各种应用，如用于提高 GaN 基光子发射器光子提取效率的 ZnO 纳米棒 [13]、InGaZnO 薄膜晶体管 [14]、宽带隙 WO3 薄膜 [15]、银纳米环 [16、17] 和 InGaN 激光二极管 [18-20]。特别是在 RF GaN 器件方面，Kuchta 等人 [1] 提出了一种基于 GaN 的功率放大器设计，该设计降低了透射率畸变。Lee 等人 [2] 展示了一种用于 2.5 至 6 GHz 干扰系统的紧凑型 20 W GaN 内部匹配功率放大器，它使用高介电常数基板、单层电容器和分流/串联电阻器实现低 Q 匹配和低频稳定。 Lin 等人 [3] 通过集成厚铜金属化层实现了 Ka 波段 8.2 W/mm 的高输出功率密度。关于 GaN 功率器件，Wu 等人 [4] 研究了一种双 AlGaN 势垒设计以实现增强模式特性。Ma 等人 [5] 介绍了一种使用 GaN 的数字控制 2 kVA 三相分流 APF 系统。Tajalli 等人 [6] 通过进行缓冲分解研究了 GaN-on-Si 外延结构中垂直漏电和击穿的起源。可以确定每个缓冲层与垂直漏电和击穿电压相关的贡献。Sun 等人 [7] 研究了 GaN-on-Si 外延结构中垂直漏电和击穿电压的分布。[7] 提出了一种利用 TCAD 实现常关型 GaN HEMT 的新方法。该概念基于将栅极沟道方向从长水平方向转置为短垂直方向。Mao 等 [8] 在 IGBT 的集电极侧引入了一部分 p-polySi/p-SiC 异质结，以在不牺牲器件其他特性的情况下降低关断损耗。Kim 等 [9] 实现了 SiC 微加热器芯片作为下一代功率模块的新型热评估设备，并评估了其耐热性能。