热一定是做有用的电气工作最烦人的副作用之一。我们做的工作越多，温度就越高，改变了电路的特性，如果我们不小心，就会导致生命提前结束或彻底失败。

热量是我们选择多核而不是简单地永远提高微处理器时钟频率的部分原因。更大的耗散是我们最终使用功率晶体管的原因之一，这些晶体管比电气原因所需的更大。几年前，当3D集成电路第一次作为一个想法被提出时，一个直接的问题是如何从堆栈中心去除热量。

我们做了很多事情来减轻热量:精心设计的冷却系统，封装中的散热器，以及改进的硅设计来降低热密度。所有这些都会以这样或那样的方式增加成本。

对于一个应用，有人提出了不同的解决方案。氮化镓(GaN)是一种宽带隙材料，用于高功率射频应用(雷达、蜂窝基站无线电、卫星无线电等)中的高电子迁移率晶体管(hemt)。GaN通常位于硅衬底上，带有过渡层，以缓解由于两种材料晶格间距不匹配造成的应力。

这些电路有局部的热点，必须小心管理(第六元素说热流与太阳的热流相当)。金属通常用来吸走热量，我们都知道铜是热的良导体，最高功率约为400 W/mK。但我们已经看到了一种比铜更好的导热材料:钻石。金刚石的导热范围为1000- 2000w /mK。

与铜不同的是，金刚石是通过晶格的振动——所谓的声子(一种用于分析晶体振动及其特性和传播的虚构粒子)来传递热量的。因此，高质量的晶体比高缺陷的晶体或多晶沉积能更好地传播热量。

Element Six确实销售钻石散热器，可以包含在标准的GaN/硅或GaN/SiC(碳化硅)电路中，它们会有所帮助，但它们将钻石材料放置在距离晶体管栅极几百微米的地方，而晶体管栅极是热量的来源。

他们说，更好的解决方案是在金刚石衬底而不是硅衬底上制造由GaN组成的晶体管。硅和氮化镓之间的标准过渡层也是从栅极到基板的导电路径的障碍，所以他们也消除了这一点，用他们自己的“秘密酱料”过渡层取代了它。

通过这样做，你现在已经让晶体管门大约1微米远，大约三倍的散热。

上层形象礼貌元素六;Martin Kuball教授，布里斯托尔大学

他们的实际生产工艺利用了已经在生产中的GaN/Si层。他们把一个手柄晶圆放在上面，把它们翻转过来，去掉硅衬底和过渡层，然后添加自己的过渡层，生长出多晶金刚石衬底。这种基板很坚固，但对于晶圆厂来说不够厚，所以他们暂时贴上另一块钻石晶圆，最终将其移除并重复使用多达10次。(他们正在研究一种更便宜的手柄晶圆解决方案。)

与GaN/SiC相比，金刚石GaN技术使Triquint公司和雷神公司的功率密度提高了三倍，使他们能够满足DARPA设定的挑战。

你可以阅读更多关于雷神公司的成就公告。

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