Northrop Grumman представи нов чип от галиев нитрид, предназначен за обработка на сложни радиочестотни задачи с по-малко хардуер. Чипът FORTITUDE може да комбинира превключване и филтриране на сигнала в едно-единствено устройство. Компанията твърди, че чипът осигурява 3 пъти по-голяма мощност и 20 пъти по-добро качество на сигнала. Тази производителност може да бъде от значение за системи, които работят в пренаселени или силно зашумени среди. Компанията изброява сателити, радари, GPS, електронна война и бъдещите 6G мрежи сред потенциалните приложения.

GaN получава нова структура

Чипът е достатъчно малък, за да се побере в корпус с размерите на оризово зърно. Компактният му размер може да помогне на инженерите да намалят теглото и енергийните изисквания в по-големи системи. FORTITUDE използва патентована структура от галиев нитрид, изградена от множество ултратънки слоеве. Northrop Grumman описва архитектурата като „супер-решетка“. Слоевете контролират движението на електроните през полупроводника, като същевременно увеличават плътността на заряда.

Компанията твърди, че структурата може да пренася около 10 пъти повече заряд в сравнение със стандартните GaN чипове. Тази по-висока плътност помага на устройството да обработва повече електрическа мощност, без просто да се увеличава физическият му размер.

Управлението на топлината също придобива значение, тъй като радиочестотният хардуер достига все по-високи нива на мощност. Дизайнът със супер-решетка има за цел да намали енергийните загуби по време на работа. Този подход е резултат от дългогодишните изследвания на Northrop Grummaн в областта на микроелектрониката. Технологията преди това беше известна като „полеви транзистор със супер-решетка и кастелирана структура“ (Super Lattice Castellated Field Effect Transistor).

Повечето радиочестотни системи разчитат на множество компоненти за манипулиране на сигналите, докато те преминават през веригата. FORTITUDE обединява две важни функции в един и същ полупроводник. Устройството може да превключва сигнали със скорост под наносекунда, като едновременно с това филтрира нежеланите честоти. Тази комбинация му позволява да формира електрическите сигнали, преди те да достигнат други части на системата.

Northrop Grumman твърди, че FORTITUDE може да работи в честотен диапазон, вариращ от килохерцови нива до 20 GHz. Този широк диапазон би могъл да поддържа множество радарни и комуникационни честотни ленти с по-малко специализирани компоненти. Компанията твърди, че чипът може да замести десетки компоненти в някои системни архитектури. Това би могло да намали теглото и да опрости електрониката около радиочестотната верига.

Повече сигнал в пренаселен спектър

Съвременните радиочестотни системи все по-често работят успоредно с други предаватели и източници на смущения. Военните платформи се сблъскват с особено тежки условия, когато няколко електронни системи се конкурират за спектър.

FORTITUDE е проектирана да поддържа по-чисто качество на сигнала при тези условия. Northrop Grumman твърди, че архитектурата ѝ може да осигурява по-ясни данни, като същевременно консумира по-малко енергия. Технологията е насочена и към търговските системи. Бъдещите комуникационни мрежи биха могли да поставят по-големи изисквания към радиочестотния хардуер, тъй като операторите преминават към по-високи честоти и по-сложни сигнални среди.

Northrop Grumman разработва FORTITUDE както за отбранителния, така и за търговския пазар в Съединените щати. Потенциалните му приложения обхващат областта на комуникациите, сензорните технологии и електронната война. Инженерното предизвикателство остава същото, дори и при промяна на хардуера. Все повече информация трябва да се предава през все по-пренаселени електромагнитни среди. FORTITUDE решава този проблем на ниво полупроводници, като съчетава по-голяма мощност и контрол върху сигнала в много по-малък хардуерен модул.