Сверхмощные чипы на алмазах помогут Китаю победить США в электронной войне: куда их поставят

Ученые из 46-го исследовательского института China Electronics Technology Group Corporation создали чипы на основе алмазов, чтобы улучшить пропускную способность связи, дальности действия радаров и электромагнитного подавления народно-освободительной армии Китая (НОАК), передает SCMP.

Алмазные чипы для армии Китая

Мощное микроволновое оружие, радары и устройства связи могут получить значительный прирост в производительности благодаря новому изобретению китайских исследователей в области полупроводников. Секрет кроется в алмазах — их использовали в качестве подложки для процессоров из нитрида галлия (GaN). В итоге устройства достигли плотности мощности на 30% выше, чем любой из существующих чипов.

По мнению ученых, если полупроводники на основе алмазов получат широкое распространение, они смогут расширить возможности НОАК, увеличив пропускную способность связи, дальность действия радаров и средств радиоэлектронной борьбы (РЭБ), что даст военным преимущество в электронной войне.

Стоит отметить, что некоторые эксперты провозгласили алмазы "совершенным полупроводниковым" материалом из-за их превосходных свойств и огромного потенциала для применения в новых областях, таких как процессоры следующего поколения и квантовые компьютеры.

Как устроены чипы на алмазной подложке

Транзисторы с высокой подвижностью электронов (HEMT) являются ключевыми компонентами современных радаров и микроволнового оружия. Такие чипы способны генерировать высокочастотные и мощные электромагнитные волны. Однако серьезной проблемой GaN является его склонность выделять значительное количество тепла во время работы. В результате на практике эти устройства могут достичь только 20-30% своей теоретической производительности, что далеко от их максимального потенциала эффективности.

Ученые обнаружили, что физико-химические свойства GaN и алмаза совершенно разные, что затрудняет их прочное соединение. К примеру, если их склеить, то эффективность отвода тепла значительно снизится. Однако разработчики применили новый подход — они буквально вырастили алмазы на нитриде галлия. Сначала они поместили алмазную крошку на поверхность нитрида галлия и воздействовали на оба вещества при помощи низких температур и низкого давления. Затем они увеличили температуру и давление, чтобы вырастить высококачественный слой кристаллов алмаза шириной в сантиметр. Путем тщательных экспериментов китайские ученые и инженеры усовершенствовали этот процесс, подавив образование примесей и сделав возможным крупномасштабное производство высококачественных HEMT-устройств на основе нитрида галлия с алмазной подложкой.

Китай инвестирует в алмазы

Прорыв в технологии производства высокопроизводительных алмазных полупроводников сможет укрепить уверенность КНР в том, что она имеет некое преимущество в электронной войне. Как уже говорилось ранее, алмазные чипы могут качественно изменить сферу связи. Однако конкуренты не дремлют: японская компания Mitsubishi Electric намерена начать коммерческое производство устройств HEMT на основе нитрида галлия с алмазной подложкой в 2025 году. США тоже разрабатывают подобную технологию. Но даже если другие страны достигнут аналогичных высот в разработках, они все равно не смогут конкурировать с КНР с точки зрения производственных мощностей и затрат.

Тем не менее, китайское правительство инвестирует в индустрию искусственных алмазов уже почти два десятилетия. В некоторых провинциях, таких как Хэнань, были созданы крупномасштабные производственные базы, мощности которых намного превышают текущий спрос на этот материал. Но если понадобится, то Китай может утроить добычу алмазов.

Ранее мы писали о том, что США заставляют производителей чипов массово покидать Китай. Белый дом делает все возможное, чтобы ослабить полупроводниковую сферу КНР, подключая таких союзников, как Япония.