Savunma elektroniğinde yüksek güç ve hız gereksinimi arttıkça ortaya çıkan aşırı ısınma darboğazına karşı havacılık devi Northrop Grumman çığır açan bir çözüm geliştirdi. Şirket; askeri radar sistemleri, güvenli haberleşme cihazları ve uydu veri bağlarının performansını radikal biçimde artırmak üzere elmas soğutmalı mikroçip teknolojisini tanıttı.
Geliştirilen mimarinin merkezinde, mikro düzeydeki elmas yapılarının doğrudan yarı iletken çiplerin içerisine gömülmesi yatıyor. Bu sayede radyo frekansı (RF) devrelerinde oluşan yoğun ısı, geleneksel iletkenlere kıyasla çok daha hızlı bir biçimde devreden uzaklaştırılıyor.
Bakırdan beş kat daha hızlı ısı iletimi
Günümüz modern radar ve RF sistemleri, aşırı ısınmayı ve devre yanmalarını önlemek amacıyla çoğu zaman azami kapasitelerinin altında (termal kısma ile) çalıştırılıyor. Yeni elmas katmanlı tasarım ise aygıtların serin kalmasını sağlayarak işlem hızını yükseltiyor ve sistemlerin performans düşüşü (throttling) yaşamadan tam güçte çalışmasına olanak tanıyor.
Isıl iletkenlikte bakırdan beş kat daha hızlı olan elmas; yarı iletken sektöründe standart kabul edilen silisyum karbür ve galyum nitrür (GaN) gibi malzemeleri belirgin biçimde geride bırakıyor.
Northrop Grumman Space Park Dökümhanesi Mikroelektronik Direktörü Ben Heying, geliştirdikleri teknolojinin getirdiği avantajı şu sözlerle özetledi:
“Sıcaklık, günümüz standardı olan galyum nitrür (GaN) dahil olmak üzere mikroelektroniğin sınırlarını uzun süredir kısıtlıyordu. Elması doğrudan çiplerin içine yerleştirmek, adeta turbo şarjlı bir soğutma sistemi gibi işlev görüyor. Bu atılım, geleneksel ısı limitlerini aşarak yeni nesil, hızlı ve yüksek güvenilirlikli RF elektroniğinin önünü açıyor.”
DARPA desteğiyle güç yoğunluğu üçe katlanacak
Proje, ABD Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) tarafından sağlanan 7 milyon dolarlık sözleşme desteğiyle yürütülüyor. Çalışma, DARPA’nın yarı iletkenlerde aygıt ölçeğinde ısı uzaklaştırmayı hedefleyen THREADS (Aygıt Ölçeğinde Elektronikte Isı Uzaklaştırma Teknolojileri) programının 2. Aşaması kapsamında sürdürülüyor.
Programın 1. Aşama testlerinde güç yoğunluğunda 3,3 katlık bir artış yakalayan şirket, Stanford Üniversitesi ortaklığıyla çipin arka yüzeyindeki mikroskobik kanallara elmas tabaka büyütme tekniğini uyguluyor. 2. Aşamada güç yoğunluğunun bir kez daha üç katına çıkarılması ve toplamda başlangıç seviyesine oranla yaklaşık 10 katlık bir güç artışına ulaşılması hedefleniyor.
Elde edilecek kazanımlar; daha küçük ve kompakt gövdelerde çok daha uzun menzilli askeri radarlar, kesintisiz uydu bağlantıları ve güçlü elektronik harp vericilerinin sahaya sürülmesini sağlayacak.
