维度网讯，BAE Systems旗下FAST Labs研究组织已完成美国国防高级研究计划局（DARPA）“器件级电子散热技术”（Technologies for Heat Removal in Electronics at the Device Scale，THREADS）项目第一阶段工作，并获选进入第二阶段。该项目聚焦氮化镓（GaN）器件的散热难题，此类器件广泛应用于高性能雷达、电子战和通信系统。
射频晶体管功率提升会带来更多热量，若热量无法有效排出，晶体管性能和可靠性将随之下降，因此电子器件往往难以在其理论功率极限下运行。DARPA设立THREADS项目，希望从器件内部解决散热问题，而非仅在器件外部加装传统冷却系统。该项目面临两大技术挑战：一是在保持电性能的同时降低晶体管内部热阻；二是高效导出高功率晶体管区域的热量，且不降低射频性能。
GaN是一种宽禁带半导体，可在更高功率密度和频率下工作，适用于现代有源电子扫描阵列（AESA）雷达和电子战系统。DARPA此前指出，与早期晶体管技术相比，GaN功率密度已提升五倍以上，但若能克服散热瓶颈，理论上还有更大提升空间。DARPA对THREADS项目的目标是将热阻降低八倍，并让X波段晶体管和功率放大器测试器件的功率密度达到81 W/mm。
散热问题的解决对系统级性能影响显著。DARPA此前估计，解决热限制可将雷达探测距离提高两到三倍。该机构最新更新显示，THREADS项目参与方在第一阶段已将射频功率密度较当前最先进水平提高约五倍，相当于在保持作战使用所需可靠性的同时，将雷达探测距离大约翻了一番。不过，并非每部采用THREADS技术的雷达都会自动实现射程翻倍，雷达实际性能还取决于天线特性、频率、目标大小、大气条件和信号处理等因素。
BAE Systems正在其位于新罕布什尔州纳舒厄的微电子中心推进相关工作，该中心为国防应用开发和制造GaN及砷化镓集成电路。其THREADS项目与Modern Microsystems公司以及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的研究人员合作开展。
THREADS项目是提升GaN电子器件散热能力的长期研究的一部分。DARPA此前通过“近结热输运”（Near Junction Thermal Transport）项目展示了金刚石基GaN晶体管，利用金刚石的高导热率降低晶体管结温。THREADS在此基础上进一步研究材料、器件结构及在晶体管层面直接散热的方法。对BAE Systems而言，进入第二阶段意味着从初步研究转向技术方案的进一步开发和验证，最终目标不仅是获得温度更低的晶体管，而是实现在不增大体积、不降低可靠性、不受热限制的前提下，产生大幅更高功率的射频器件。
