Надпотужні чіпи на алмазах допоможуть Китаю здолати США в електронній війні: де їх застосують

Процесори з нітрида галія з алмазною підкладкою досягли щільності потужності на 30% вищої, ніж будь-який з наявних чипів.

Вчені з 46-го дослідницького інституту China Electronics Technology Group Corporation створили чипи на основі алмазів, щоб поліпшити пропускну спроможність зв'язку, дальності дії радарів і електромагнітного придушення народно-визвольної армії Китаю (НВАК), передає SCMP.

Потужна мікрохвильова зброя, радари та пристрої зв'язку можуть отримати значний приріст у продуктивності завдяки новому винаходу китайських дослідників у галузі напівпровідників.

Секрет криється в алмазах — їх використовували як підкладку для процесорів з нітриду галію (GaN). У підсумку пристрої досягли щільності потужності на 30% вищої, ніж будь-який з наявних чипів.

На думку вчених, якщо напівпровідники на основі алмазів набудуть широкого поширення, вони зможуть розширити можливості НВАК, збільшивши пропускну здатність зв'язку, дальність дії радарів і засобів радіоелектронної боротьби (РЕБ), що дасть військовим перевагу в електронній війні.

Варто зазначити, що деякі експерти проголосили алмази "досконалим напівпровідниковим" матеріалом через їхні чудові властивості і величезний потенціал для застосування в нових галузях, як-от процесори наступного покоління і квантові комп'ютери.

Транзистори з високою рухливістю електронів (HEMT) є ключовими компонентами сучасних радарів і мікрохвильової зброї. Такі чіпи здатні генерувати високочастотні та потужні електромагнітні хвилі.

Однак серйозною проблемою GaN є його схильність виділяти значну кількість тепла під час роботи. У результаті на практиці ці пристрої можуть досягти лише 20-30% своєї теоретичної продуктивності, що далеко від їхнього максимального потенціалу ефективності.

Вчені виявили, що фізико-хімічні властивості GaN і алмазу абсолютно різні, що ускладнює їхнє міцне з'єднання. Наприклад, якщо їх склеїти, то ефективність відведення тепла значно знизиться.

Однак розробники застосували новий підхід — вони буквально виростили алмази на нітриді галію. Спочатку вони помістили алмазну крихту на поверхню нітриду галію і впливали на обидві речовини за допомогою низьких температур і низького тиску.

Потім вони збільшили температуру і тиск, щоб виростити високоякісний шар кристалів алмазу шириною в сантиметр.

Шляхом ретельних експериментів китайські вчені та інженери вдосконалили цей процес, придушивши утворення домішок і зробивши можливим великомасштабне виробництво високоякісних HEMT-пристроїв на основі нітриду галію з алмазною підкладкою.

Прорив у технології виробництва високопродуктивних алмазних напівпровідників зможе зміцнити впевненість КНР у тому, що вона має якусь перевагу в електронній війні. Як уже зазначалося раніше, алмазні чипи можуть якісно змінити сферу зв'язку.

Однак конкуренти не дрімають: японська компанія Mitsubishi Electric має намір почати комерційне виробництво пристроїв HEMT на основі нітриду галію з діамантовою підкладкою у 2025 році. США теж розробляють подібну технологію.

Але навіть якщо інші країни досягнуть аналогічних висот у розробках, вони однаково не зможуть конкурувати з КНР з точки зору виробничих потужностей і витрат. Проте китайський уряд інвестує в індустрію штучних алмазів уже майже два десятиліття.

У деяких провінціях, таких як Хенань, були створені великомасштабні виробничі бази, потужності яких набагато перевищують поточний попит на цей матеріал. Але якщо знадобиться, то Китай може потроїти видобуток алмазів.