Un nuevo tipo de semiconductores prototipado por DARPA y Raytheon promete funcionar mucho más frío que los habituales, un avance que podría dar lugar a radares mucho mejores para aviones de guerra, drones y sistemas de defensa aérea.
Raytheon ha recibido 15 millones de dólares para seguir desarrollando estos semiconductores de nitruro de galio (GaN) extrafríos en el marco del programa THREADS (Tecnologías para la eliminación del calor en la electrónica a escala de dispositivo) de DARPA.
«Intentamos conseguirlo integrando algunos de los mejores semiconductores térmicos del mundo justo al lado del punto caliente del dispositivo», explicó a Defense One Matt Tyhach, Director del área de misión de sensores y microelectrónica de nueva generación de Raytheon, antes del anuncio.
¿El material conductor? Cristales de diamante cultivados en chips con ayuda de Diamond Foundry y Stanford. Los nuevos avances en nanotecnología y diamantes cultivados en laboratorio lo hacen posible.
El diamante es uno de los mejores conductores térmicos del mundo. De hecho, si tomáramos una oblea de cristal de diamante entre las yemas de los dedos y tocáramos con el otro extremo un cubito de hielo, la oblea transferiría el calor de las yemas de los dedos y derretiría el cubito. Esa misma propiedad podría conducir a chips de nitruro de galio que requieran menos refrigeración.
El nitruro de galio ya es un componente habitual en los sistemas de radar, pues ayuda a maximizar la potencia de las emisiones que reflejan las señales enemigas. Pero, como ocurre con todos los componentes electrónicos, el calor puede ser un factor limitante. Aquí entran en juego los cristales de diamante.
«Si comparamos el rendimiento térmico, los sustratos actuales de carburo de silicio tienen una conductividad de unos 300 [vatios por metro Kelvin]. La del diamante es de 2.000», explica Tyhach.
¿Qué se podría hacer con semiconductores de nitruro de galio mucho más fríos? Tyhach dijo que DARPA está trabajando en las aplicaciones. Pero del mismo modo que el nitruro de galio hizo posible una nueva generación de radares más pequeños y potentes que sus predecesores, las nuevas arquitecturas de semiconductores podrían hacer posibles drones o aviones de combate con radares y sensores mucho más potentes. Esto podría dejar más espacio para más autonomía y permitir que el dron o el avión de combate percibieran con mucha más precisión el mundo que les rodea, lo que les permitiría encontrar objetivos o eludir amenazas con más facilidad.
El trabajo se llevará a cabo en la fundición de nitruro de galio de Raytheon en Andover, Massachusetts.
«La misma fundición que hoy fabrica las obleas de GaN se utilizará también para fabricar los dispositivos del programa THREADS. Así que el hecho de que estemos investigando con las mismas herramientas de producción contribuye realmente a acelerar el periodo que va del desarrollo a la transición», afirma Tyhach.
Fte. Defense One
