BAE系统公司宣布,已完成为美国国防高级研究计划局(DARPA)开展的“器件级电子散热技术”(THREADS)项目第一阶段工作,并获得资金支持进入第二阶段。该公司表示,这一散热研究有望使射频(RF)系统的探测距离接近现有水平的三倍,从而提升军事人员的探测与交战距离。

THREADS项目由DARPA主导,旨在解决制约氮化镓(GaN)器件性能的温度瓶颈。氮化镓是当今大多数军用雷达和电子战发射机背后的核心半导体材料。在运行中,氮化镓发射机将电能转换为射频能量,但其中一部分会以热量形式损耗在仅几分之一毫米大小的器件内。一旦结温超过某一阈值,器件性能就会下降甚至失效。因此,设计人员通常将发射机功率控制在理论最大值以下,以延长其使用寿命。

BAE系统公司FAST Labs的首席研究员艾萨克·怀尔德森表示:“我们期待推进THREADS项目进入第二阶段。第一阶段取得的进展验证了我们在材料和工艺改进方面的思路,使我们更接近释放射频系统全部潜力的目标。”

据BAE系统公司介绍,通过该项目开发出的有效热管理技术,可将射频系统的探测距离提升至接近三倍,从而改善军事人员的安全性和交战距离。然而,该公司并未详细说明这一距离数据的推导方法。

值得注意的是,雷达探测距离与发射功率的关系并非线性。探测距离与辐射功率的四次方根成正比,这意味着要使雷达探测距离翻倍,发射功率需要增加约16倍。因此,在器件层面实现散热改进,其效果可能比表面看起来更为显著。

该研究工作在BAE系统公司位于新罕布什尔州纳舒厄的微电子中心进行,该中心被认证为1A类可信供应商,负责制造氮化镓和砷化镓集成电路。参与该项目的合作伙伴包括Modern Microsystems、宾夕法尼亚州立大学、斯坦福大学、圣母大学和德克萨斯大学达拉斯分校。

氮化镓技术在过去十五年间已逐渐取代老旧的砷化镓技术,广泛应用于雷达和电子战领域,因为它能承受更高的电压和功率密度,从而支持更小型、更强大的阵列。英国采用氮化镓的系统包括Type 45驱逐舰上的“桑普森”雷达,以及装备于英国皇家空军“台风”战斗机的欧洲通用雷达系统Mark 2;美国也已将“爱国者”和“宙斯盾”雷达转向使用该材料。

BAE系统公司表示,若THREADS项目成功,将有望为军事雷达和电子战系统带来显著性能提升,但具体效果仍需后续阶段验证。