Учені із 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 із нітриду галію (GaN). У підсумку пристрої досягли щільності потужності на 30% вищої, ніж у будь-якого 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 й величезний потенціал для застосування в нових галузях, як-от процесорах наступного покоління та квантових комп’ютерах.
Транзистори з високою рухливістю електронів (HEMT) — це ключові компоненти сучасних радарів і мікрохвильової зброї. Такі чипи 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.
Учені 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 та впливали на обидві речовини за допомогою низьких температур і низького тиску. Потім вони збільшили температуру й тиск, щоб виростити високоякісний шар кристалів алмазу завширшки в сантиметр. Шляхом ретельних експериментів китайські вчені й 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 із 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.