Надпотужні чипи на алмазах допоможуть Китаю здолати США в електронній війні: де їх застосують
Процесори з нітриду галію з алмазною підкладкою досягли щільності потужності на 30% вищої, ніж у будь-якого з наявних чипів.
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.
Алмазні чипи для армії Китаю
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.
Як влаштовані чипи на алмазній підкладці
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.
Китай інвестує в алмази
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.
Раніше ми писали про те, що США змушують виробників чипів масово залишати Китай. Білий дім робить усе можливе, щоб послабити напівпровідникову сферу КНР, підключаючи таких союзників як Японія.