A Fujitsu apresentou como reduzir o tamanho de radares meteorológicos e equipamentos 5G

A empresa japonesa Fujitsu Limited e sua divisão Fujitsu Laboratories desenvolveram uma tecnologia que removerá efetivamente o calor dos transistores de alta frequência mais potentes nas junções do nitreto de gálio (GaN). Estamos falando dos chamados transistores HEMT ou, em russo, transistores com alta mobilidade eletrônica (VPE). Esses transistores são usados ​​em caminhos de amplificadores de alta frequência em radares climáticos e em estações base celulares. Melhorar a eficiência da remoção de calor do HEMT GaN promete reduzir o tamanho dos sistemas de refrigeração e, consequentemente, permitirá a produção de radares e estações compactos.

A remoção eficiente de calor do substrato requer grandes cristais de diamante (Fujitsu)

Um filme de diamante crescido em sua superfície ajuda a aumentar a dissipação de calor dos transistores. Mas cresceu não apenas assim, mas usando tecnologia especial. O fato é que os tamanhos dos cristais de diamante na composição do filme dependem da temperatura do processo. Sob condições normais, os cristais crescem para vários micrômetros, o que os torna uma excelente solução para remover o calor do substrato. Mas para esses tamanhos, os cristais crescem apenas em altas temperaturas a partir de 950 ° C. No entanto, o aquecimento a essa temperatura destrói o substrato GaN (transistores). Os transistores podem suportar apenas calor de até 650 ° C.

À esquerda, a imagem do transistor nu, e à direita, o transistor é revestido com nanocristais de diamante (Fujitsu)

Por sua vez, quando aquecidos a 650 ° C, os cristais em um filme de diamante crescem apenas até várias centenas de nanômetros de tamanho. Muitos cristais pequenos no filme não podem criar um canal direto para remover o calor do substrato. Somente cristais de tamanhos relativamente grandes são capazes disso: 1000 vezes mais. Mas os pesquisadores da Fujitsu descobriram que você pode forçar os nanocristais de diamante a crescerem no tamanho certo, mesmo em baixas temperaturas.
Como resultado das experiências, verificou-se que o crescimento de cristais em um filme de diamante para o tamanho desejado de vários micrômetros a uma temperatura de cerca de 650 ° C ocorre quando cristais em uma direção estritamente especificada são formados no substrato (transistor) no início do crescimento. Verificou-se que a eficiência da remoção de calor com um filme de diamante no topo da junção atinge 40%. Isso permite reduzir a temperatura operacional dos transistores GaN HEM em 100 ° C sem o uso de sistemas de refrigeração e, portanto, possibilita reduzir o tamanho dos sistemas de refrigeração.

A empresa começará a produção comercial de transistores GaN HEM usando a nova tecnologia para o cultivo de filmes de diamante em 2022. No próximo estágio, os pesquisadores planejam produzir um filme de diamante nos dois lados do transistor, o que já dará 77% de eficiência na remoção de calor do cristal.
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