随着2D芯片逐渐逼近物理极限，3D结构芯片成为了硅基芯片超越摩尔定律的重要研究方向之一，不过，虽然3D架构可以实现晶体管密度的进一步提升，但这也会带来非常严重的发热问题，急需一种新的方法来为芯片降温。
最近，一个以斯坦福大学为首的联合团队发现一种新的组合结构，可以通过在计算机芯片中添加金刚石层显著增强热传递，为3D电路（电子元件垂直堆叠）和异构集成（将不同类型的元件组合在单个芯片中）等应用带来新的可能。
金刚石是我们常提到的钻石的原身，本身具有着非常优异的热导率（300-2200 W m−1 K−1），但想要利用其进行导热并不是简单的将金刚石层与芯片层相连接就能实现的。芯片内部的热量是通过其组成材料的振动来传递的，在微观尺度上，这些材料的粒子可以被认为是声子，而常用的硅材料中声子的性质与金刚石中声子的性质截然不同。两种不同材料之间的边界会对声子的通过构成一道坚硬的屏障，产生巨大的热边界阻，使得声子散射甚至反射回芯片难以散热，因此需要在金刚石层和芯片之间设计一个低热边界阻层才能有效地为芯片散热。
研究人员分别实验了二氧化硅（SiO 2）、非晶碳化硅（a-SiC）和氮化硅（SiN x）来充当低热边界阻夹层，促进声子从芯片传导到金刚石层。结果显示，最佳的层间厚度为2至7nm， 其中SiC中间层可实现最低的1.89m2K/GW的热边界阻。
研究团队预计，他们的创新方案将在未来三到五年内融入到商业半导体制造工艺中，这一时间计划涵盖了进一步研究、开发和测试等必要阶段。
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