普渡大学在半导体领域的学术积累、技术创新与国家战略参与

在当前半导体产业战略地位提升的背景下，普渡大学设立了半导体官一职，由Don and Carol Scifres特聘教授Mark Lundstrom担任。Lundstrom教授在电气与计算机工程领域具有学术影响力，并参与国家半导体战略的相关工作。他的研究涉及半导体物理，其即将出版的新书《基本半导体物理学》为相关领域提供了系统介绍。

《芯片与科学法案》实施后，普渡大学与美国政府合作，共同应对半导体供应链、技术研发和人才培养等方面的挑战。Lundstrom教授将这一国家层面的努力比作“斯普特尼克时刻”。普渡大学致力于推动半导体制造回流美国，应对供应链风险，支持能源、环境和健康等领域的技术创新，并通过人才培养助力美国在该领域的全球竞争力。

面对半导体行业的人才需求，普渡大学推出了全国first综合性半导体学位项目（SDP）。该项目涵盖化学/材料、工具、设计、制造、封装及供应链管理等环节。学生可选择硕士学位、研究生证书、本科学位辅修/专业方向，或通过与Ivy Tech社区学院合作获得副学士学位。

SDP采用灵活的学习模式，通过在线学习平台nanoHUB和虚拟实验室提供课程。此外，国防部SCALE项目和美国半导体学院等合作伙伴关系，为学生提供了实践机会和行业资源。

普渡大学与行业企业建立了合作关系。SkyWater Technology在普渡大学探索公园区投资18亿美元建设先进半导体制造工厂，预计创造750个直接就业岗位，并为学生提供实习和合作机会，同时为教职员工与产业界的合作创造条件。

Mark Lundstrom教授的学术贡献与《基本半导体物理学》
Mark Lundstrom教授是普渡大学Don and Carol Scifres特聘教授、美国国家工程院院士，并担任普渡大学校长半导体特别顾问。其学术工作对学术界和工业界均有影响。

Lundstrom教授所著的《基本半导体物理学》是World Scientific Publishing出版的“新时代电子学讲义系列”第四卷，预计2025年10月出版。该书采用物理和直观的描述方法，为科学和工程专业学生及工程师介绍半导体物理基础。其内容涵盖电气工程及其他相关领域，旨在帮助读者理解半导体技术背后的物理原理。

“新时代电子学讲义系列”旨在阐述电子学转型中的关键概念。《基本半导体物理学》为该系列提供了物理基础。

Lundstrom教授创立的nanoHUB平台，为全球学者和工程师提供在线访问半导体模拟工具和开放教育资源的渠道，促进了半导体教育的普及。

半导体技术前沿：材料创新与热管理挑战

随着电子设备性能要求的提高，半导体技术面临的热管理问题日益突出。传统硅基半导体逐渐接近物理极限，研究人员开始探索新的材料。氮化镓在LED、充电器和5G网络等领域表现出较长的使用寿命和较好的性能。对于高电压和恶劣环境下的应用，研究者关注超宽带隙材料，如氧化镓、氮化铝镓和金刚石。这些材料具有较宽的电子带隙，可实现较高的电力效率和较小的设备体积。

新材料的制造成本、生产复杂性以及热行为测量精度，仍是需要解决的课题。UConn大学的Georges Pavlidis教授团队致力于测量和管理下一代半导体的热行为。其与博士生Dominic Myren、Francis Vásquez在《应用物理快报》发表论文，介绍了微尺度温度测量技术，包括拉曼光谱、热反射、电气方法以及扫描热显微镜等。他们还探索了结合不同光色的热图像来可视化氮化物器件中的热分布，通过测量材料缺陷中的光吸收来计算氧化镓电子器件的温度，并设计了一种利用深紫外光检测微小热模式的显微镜。

麻省理工学院（2026年《美国新闻与世界报道》全美大学排名第2位）的工程师开发了一种磁性晶体管，使用溴硫化铬二维磁性半导体材料取代传统硅，利用材料的磁性控制电流，从而实现较小、较快、较节能的电路。该材料在空气中保持稳定。MIT团队的成果使电流的切换或放大倍数达到10倍。该材料固有的磁性特性，可能为具备内置存储功能的晶体管提供可能，有助于将数据存储与读出功能结合。

普渡大学的学术出版

普渡大学图书倡议为教职员工出版学术著作提供资金支持、个性化服务和网络研讨会等资源。普渡Today的“In Print”系列介绍了教职员工的学术成果。

展望未来，在《芯片与科学法案》框架下，普渡大学将继续推进半导体领域的创新、人才培养和行业合作。Lundstrom教授对“硅世纪后半叶”的展望认为，半导体领域仍有较大发展空间。普渡大学持续应对人才短缺，推动多元化人才队伍建设，并在量子计算、光子电路等新兴技术领域进行拓展。

陈岑 美国留学咨询顾问