BAE系統公司宣佈,已完成為美國國防高級研究計劃局(DARPA)開展的“器件級電子散熱技術”(THREADS)項目第一階段工作,並獲得資金支持進入第二階段。該公司表示,這一散熱研究有望使射頻(RF)系統的探測距離接近現有水平的三倍,從而提升軍事人員的探測與交戰距離。

THREADS項目由DARPA主導,旨在解決制約氮化鎵(GaN)器件性能的溫度瓶頸。氮化鎵是當今大多數軍用雷達和電子戰發射機背後的核心半導體材料。在運行中,氮化鎵發射機將電能轉換為射頻能量,但其中一部分會以熱量形式損耗在僅幾分之一毫米大小的器件內。一旦結溫超過某一閾值,器件性能就會下降甚至失效。因此,設計人員通常將發射機功率控制在理論最大值以下,以延長其使用壽命。

BAE系統公司FAST Labs的首席研究員艾薩克·懷爾德森表示:“我們期待推進THREADS項目進入第二階段。第一階段取得的進展驗證了我們在材料和工藝改進方面的思路,使我們更接近釋放射頻系統全部潛力的目標。”

據BAE系統公司介紹,通過該項目開發出的有效熱管理技術,可將射頻系統的探測距離提升至接近三倍,從而改善軍事人員的安全性和交戰距離。然而,該公司並未詳細說明這一距離數據的推導方法。

值得注意的是,雷達探測距離與發射功率的關係並非線性。探測距離與輻射功率的四次方根成正比,這意味著要使雷達探測距離翻倍,發射功率需要增加約16倍。因此,在器件層面實現散熱改進,其效果可能比表面看起來更為顯著。

該研究工作在BAE系統公司位於新罕布什爾州納舒厄的微電子中心進行,該中心被認證為1A類可信供應商,負責製造氮化鎵和砷化鎵集成電路。參與該項目的合作伙伴包括Modern Microsystems、賓夕法尼亞州立大學、斯坦福大學、聖母大學和德克薩斯大學達拉斯分校。

氮化鎵技術在過去十五年間已逐漸取代老舊的砷化鎵技術,廣泛應用於雷達和電子戰領域,因為它能承受更高的電壓和功率密度,從而支持更小型、更強大的陣列。英國採用氮化鎵的系統包括Type 45驅逐艦上的“桑普森”雷達,以及裝備於英國皇家空軍“颱風”戰鬥機的歐洲通用雷達系統Mark 2;美國也已將“愛國者”和“宙斯盾”雷達轉向使用該材料。

BAE系統公司表示,若THREADS項目成功,將有望為軍事雷達和電子戰系統帶來顯著性能提升,但具體效果仍需後續階段驗證。