科大研發超強韌聲學晶片技術 推動6G與衛星通訊發展
香港科技大學（科大）研究團隊研發出一種嶄新的晶片架構，令智能手機內的微型聲學器件承受逾12倍的功率負載，同時保持更低溫、更穩定的運作。在每秒振動超過二十億次的換能器測試中，這項名為「層狀聲波」（Layered Acoustic Wave，簡稱LAW）的新平台，成功將工作溫升降低70%，並創下36.4瓦/平方毫米的閾值功率密度紀錄。這項突破打破了數十年來聲學晶片只能處理小訊號的限制，為衛星直連手機通訊、6G網絡以至小型化功率轉換等新一代應用鋪路。
此項研究由科大電子及計算機工程學系助理教授楊岩松教授領導、其博士生錢芳晟擔任第一作者的研究團隊完成，成果已發表於國際學術期刊《自然‧通訊》，名為《抑制聲致遷移與溫升 實現高功率高可靠聲學》。論文所有作者均來自科大電子及計算機工程學系射頻微系統實驗室（RFMY Lab）。
聲波器件是現代生活中最普及卻鮮為人知的晶片之一。透過將電磁訊號轉換為以吉赫（GHz）頻率振動的聲波，它們為每部智能手機及流動通訊基站篩選射頻訊號。由於聲速較光速慢約十萬倍，聲學器件能將GHz頻率的能量壓縮至晶片尺度，其小巧體積無可替代。如今，聲學器件更逐步拓展至多個跨學科前沿，包括與量子位元耦合以處理量子資訊、驅動微流控及聲光系統，以及作為非磁性能量儲存單元，應用於可持續功率轉換。
高功率聲學的戰略價值正日益凸顯。2025年，SpaceX收購聲學濾波器公司Akoustis Technologies，以開發用於衛星直連手機網絡的高性能聲學濾波器。在此類應用中，聲學器件的功率承載能力直接影響衛星與用戶手機之間通訊鏈路的可靠性、覆蓋範圍和傳輸效率。
然而，一個根本性的技術瓶頸數十年來始終未能突破：聲學器件難以在高功率下穩定運作。正如劇烈搖晃能把物件「搖散」並產生熱量，高功率GHz振動會將巨大能量集中於微小體積的器件內，觸發三種相互交織的失效機制：機械應力與自發熱驅動的「聲致遷移」，令電極中的金屬原子遷移，形成隆起與空洞，導致電路失效；積聚的熱能會改變聲速，令工作頻率漂移失準；集中應力更會令壓電薄膜開裂或分層。
現有對應方案幾乎全部集中於器件底部，例如改用碳化矽、鑽石等價格高昂的高導熱基板。然而，壓電層本身導熱性能欠佳，熱量與應力仍會積聚於器件實際振動的頂部表面附近。與此同時，學界長期認為聲波器件頂面必須保持與空氣接觸，才能有效約束聲學能量。這種觀點似乎徹底排除了對「失效源頭」所在邊界進行工程設計的可能。
楊教授領導的研究團隊，推翻了這一長期觀點。他們提出的LAW架構將鈮酸鋰薄膜器件的振動表面「埋藏」於複合頂部邊界之下：先鋪設一層二氧化矽隔離層，再覆蓋一層厚度遠超於聲學波長的「準無限」非晶矽覆蓋層。透過理論分析與模擬運算，團隊發現聲波仍能被牢牢約束於表面附近，而新增的疊層則同時發揮三重作用。
厚非晶矽覆蓋層首先充當機械約束層，重塑應力場分布，令電極界面的峰值應力降至原來約四分之一，直接消除聲致遷移的驅動力；其次充當集成散熱層，其導熱率較空氣高約兩個數量級，開闢垂直散熱通道，迅速將熱量帶離熱點；同時亦作為熱膨脹補償層，令頻率在溫度大幅波動下保持穩定。重新設計的邊界非但沒有犧牲性能，反而令同一波長下的工作頻率提升約25%、阻尼損耗降低約30%，並可進一步擴展至6 GHz以下頻段，而這一切均可透過標準、低成本的製造工藝實現。
在標準元件級高功率測試中，LAW展現出顯著優勢。在相同功率負載下，LAW換能器的穩態溫度上升僅5.2°C，而最先進的薄膜表面聲波（TF-SAW）對照器件則達到17.4°C，相當於將溫度升幅降低70%。LAW器件可承受45.61 dBm/mm²（36.4 W/mm²）的注入功率密度，是TF-SAW對照器件閾值的12.73倍；同時在橫跨475°C的超寬溫區（−150°C至325°C）內，維持−13 ppm/°C的一階頻率溫度係數。在−85°C低溫下，閾值進一步攀升至49.45 dBm/mm²（88.11 W/mm²），增幅達13.85倍，對低溫量子聲學系統別具意義。失效分析亦印證了背後機理：TF-SAW器件出現嚴重的電極遷移及壓電薄膜開裂現象，但在遠高於此的功率下運作的LAW器件則未見此類嚴重遷移。
楊教授表示：「數十年來，學界接受了兩個『定論』：聲波器件的表面必須向空氣開放，高功率運作遙不可及。我們證明這兩個假設可以同時打破。與其在器件底部追逐日益昂貴，而又只能輕微改善散熱的基板材料，不如重新定義器件上方的邊界。我們把器件最脆弱、散熱最差的區域，變成其最堅固的資產。這讓聲學技術由小訊號元件邁向真正的高功率平台，回應衛星直連手機、6G網絡及能量轉換等新興應用需求。」
第一作者錢芳晟補充：「這個架構的精妙之處，在於一層簡單、低成本的材料同時完成三項任務：把熱量從熱點散走、補償頻率漂移，以及重新分佈機械應力，令驅動金屬遷移的峰值應力降至原來約四分之一。我們不僅透過降溫延緩失效，更從物理根源上消除失效本身。」
由於這一方法重新定義的是邊界條件，而非依賴任何特定材料，其設計原理可廣泛應用於各類基於叉指換能器的聲學系統。團隊預期，LAW平台將可支撐新一代射頻濾波器、低溫量子聲學電路、片上聲光與微流控系統，以至微型化非磁性功率轉換模組的發展。
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香港科技大學（科大）在研究資助局（研資局）最新公布的2026/27年度「高級研究學者計劃」及「研究學者計劃」中，共有三名學者獲頒殊榮，以表彰其在電化學合成、量子材料及生成式人工智能（AI）等前沿領域所開展的創新研究，以及在推動具深遠影響力的科研成果方面作出的卓越貢獻。
其中，科大化學及生物工程學系系主任兼講座教授邵敏華教授獲頒「研資局高級研究學者」榮銜；物理學系副教授劉軍偉教授，以及市場學系兼工業工程及決策分析學系副教授劉佳教授則獲頒「研資局研究學者」榮銜。三位學者合共獲得逾港幣1,972萬元經費，將用於深化前沿科研探索，加快科研成果轉化，並為推動產業升級注入新動力。
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兩項研究分別刊登於學術期刊《Joule》（影響因子為37.1）及《自然—通訊》，雖然針對不同疊層架構，卻帶出同一個核心訊息：分子界面並非單純連接不同材料的被動層，而是可主動引導鈣鈦礦薄膜結晶、減少能量損失、促進電荷傳輸，並保護器件免受退化影響的重要設計平台。
這兩項研究由科大電子及計算機工程學系助理教授林彥宏教授及科大顯示與光電子全國重點實驗室高級經理楊思恩博士共同帶領，充分結合科大在鈣鈦礦界面設計、光學表徵及疊層器件物理方面的科研優勢。其中，科大電子及計算機工程學系研究助理教授李鳳珠博士領導《Joule》論文的研究工作；科大電子及計算機工程學系博士研究生張青清女士則為《自然—通訊》論文的主要研究團隊成員之一。
由香港大灣區圍棋促進會及香港科技大學（科大）聯合主辦的第四屆「四洲盃」香港國際大學生圍棋公開賽，於7月14日至18日在科大校園隆重舉行。賽事開幕典禮於今日（7月15日）在科大逸夫演藝中心盛大舉行，並非常榮幸邀請到香港特別行政區政府教育局局長蔡若蓮博士等重量級嘉賓蒞臨主禮。出席開幕儀式的嘉賓亦包括：香港大灣區圍棋促進會會長徐瑩女士、科大副校長（大學拓展）吳宏偉教授、四洲集團創辦人兼主席戴德豐博士、深圳市文化廣電旅遊體育局副局長何建輝先生、中央政府駐港聯絡辦宣傳文體部副部長林枬先生、外交部駐港特派員公署發言人兼新聞及公共關係部主任黃景睿先生、新華社亞太總分社社長孫承斌先生、中央廣播電視總台香港記者站站長王喜凱先生、中央廣播電視總台亞太總站副站長李風先生、先施集團主席、全國政協委員林曉暉先生、香港新聞工作者聯會會長張國良先生及科大跨學科學院院長屈華民教授等。