Giới khoa học Trung Quốc chế tạo chip radar mạnh chưa từng có

Nhóm nhà nghiên cứu tại một công ty quốc phòng của Trung Quốc tuyên bố họ đã chế tạo một loại chip radar có công suất kỷ lục bằng cách dùng công nghệ bán dẫn.

Ảnh minh hoạ: Ảnh: Shutterstock

Theo báo Bưu điện Hoa Nam buổi sáng, con chip có kích cỡ chỉ bằng ngón tay này có thể tạo ra tín hiệu radar với công suất cực đại – đạt 2,4 kilowatt. Tín hiệu này cao hơn 1 – 2 mức so với hiệu suất của các loại chip khuếch đại có công suất tương tự trong hầu hết các hệ thống radar hiện có.

Các nhà nghiên cứu cho biết, loại chip mới này có thể được sử dụng để chế tạo ra một loại radar vô cùng mạnh, hoạt động ở băng tần X – dải vi sóng tần số cao chủ yếu được sử dụng để xác định các mối đe dọa và dẫn đường cho tên lửa – có thể được sản xuất hàng loạt với chi phí tương đối thấp.

Nhóm nghiên cứu do kỹ sư cao cấp Hu Yansheng, thuộc Tập đoàn Công nghệ Điện tử Trung Quốc (CETC) dẫn đầu, cho biết công nghệ chip hiện tại không thể đáp ứng nhu cầu về các hệ thống vi sóng công suất cực cao mới do mật độ năng lượng tương đối thấp.

“Loại chip mới có tương lai tươi sáng trong các ứng dụng thực tế”, ông Hu và các đồng nghiệp cho biết trong một báo cáo đăng trên Tạp chí Research and Progress of Solid-State Electronics vào tháng trước.

Hồi tháng 6, Trung Quốc đã tiết lộ kế hoạch chế tạo radar mạnh nhất cho tàu chiến. Các nhà khoa học tham gia dự án này kỳ vọng radar mảng pha chủ động thế hệ mới sẽ tạo ra tín hiệu có công suất đạt 30 megawatt, đủ mạnh để phát hiện mục tiêu cách xa 4.500 km.

Nhóm nghiên cứu cho biết hệ thống radar này sẽ cần hàng chục nghìn con chip hoạt động liền mạch để tạo ra sóng điện từ mạnh với nhịp độ nhanh. Nhưng theo báo cáo của ông Hu, rất ít sản phẩm trên thị trường toàn cầu có thể đáp ứng được yêu cầu về năng lượng cực lớn này.

Con chip mới này sử dụng gali nitrit, một loại vật liệu bán dẫn. Gali là kim loại hiếm có thể tăng hiệu suất của các thiết bị điện tử.

Gali được sử dụng trong chất bán dẫn hỗn hợp, giúp hoạt động nhanh hơn với mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. Ảnh: Getty Images

Chính phủ Mỹ và các đồng minh đã áp đặt lệnh cấm xuất khẩu sang Trung Quốc chất bán dẫn làm từ gali. Bắc Kinh sản xuất hơn 80% lượng gali trên thế giới. Hồi tháng 7, Trung Quốc đã áp đặt lệnh cấm xuất khẩu riêng đối với kim loại này.

Lớp gali nitrit trong loại chip mới chỉ dày vài nanomet, cho phép nó tạo ra tín hiệu mạnh với dòng điện tử di chuyển nhanh.

Theo nhóm của ông Hu, với công suất đầu ra vượt mức 1 kilowatt, hầu hết các chất bán dẫn làm từ gali đều có thể bị hư hỏng do sự rò rỉ electron xảy ra dưới điện áp cao. Do đó, các nhà nghiên cứu đã thêm nhôm vào gali nitrit, chất này có thể là hàng rào ngăn chặn tình trạng rò rỉ điện tử. Tuy nhiên, việc bổ sung quá nhiều nhôm có thể ảnh hưởng đến dòng điện tử và làm giảm công suất cực đại của chip.

Trong bài báo, Hu và các đồng nghiệp đã chia sẻ công thức thành phần hóa học tối ưu, được phát hiện sau nhiều thử nghiệm và sai sót. Các nhà khoa học cũng thiết kế lại cổng – thành phần quan trọng trong chip – để phát tín hiệu. Họ cho biết họ đã thay đổi cổng chữ T thông dụng thành cổng chữ V. Thay đổi nhỏ này đã làm tăng đáng kể sức mạnh và chất lượng của tín hiệu radar.

Theo các nhà nghiên cứu, ứng suất nhiệt là mối đe dọa lớn đối với hoạt động của radar, nhưng loại chip mới có thể duy trì ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với ngưỡng an toàn, ngay cả khi hoạt động ở công suất tối đa.

Các lệnh trừng phạt ngày càng tăng của Mỹ đã thúc đẩy chính phủ, quân đội và các công ty Trung Quốc đầu tư mạnh tay vào đổi mới công nghệ.

Trong đó, tập đoàn công nghệ Huawei, có trụ sở tại Thâm Quyến, vào tháng trước đã ra mắt điện thoại 5G đầu tiên hỗ trợ gọi vệ tinh. Chiếc điện thoại thông minh này có thể truyền tín hiệu đủ mạnh để đến được vệ tinh liên lạc ở quỹ đạo cao cách xa 36.000 km, mà không cần sử dụng ăng-ten thông thường.

Khả năng liên lạc tầm xa này, điều mà trước đây được cho là không thể, đã đạt được nhờ những con chip được thiết kế và sản xuất hoàn toàn tại Trung Quốc.

Huawei đã giữ bí mật thông tin về công nghệ này, nhưng một số người dùng Trung Quốc được cho là đã thực hiện các cuộc gọi vệ tinh bằng điện thoại ở sa mạc, đại dương và cả trên các chuyến bay thương mại.