China vai liderar tecnologia de super-radar após resolver o seu maior problema: o aquecimento.

O maior travão do “super‑radar” não costuma ser falta de potência teórica - é o calor dentro do chip.

Investigadores chineses dizem ter atacado esse limite sem redesenhar o radar: mudaram a forma como o calor atravessa camadas semicondutoras microscópicas nos amplificadores de nitreto de gálio (GaN). Se isto for escalável para produção em massa, pode traduzir‑se numa vantagem prática em radares e noutras rádios de alta potência.

A tentativa silenciosa da China de alcançar a supremacia em radares

Os radares mais avançados (em caça e defesa aérea) dependem cada vez mais de chips GaN. Em geral, o GaN suporta tensões e frequências mais elevadas do que o arsenieto de gálio, permitindo módulos de transmissão/receção (T/R) mais potentes e mais rápidos a formar feixes - base dos radares AESA.

O GaN já está a ser usado em AESA de aeronaves modernas. O problema recorrente é térmico: quanto mais potência, mais calor. Em bandas altas como X e Ka (aprox. 8–12 GHz e 26–40 GHz), a densidade de potência e as perdas tendem a subir, e o calor pode acumular‑se mais depressa do que o sistema consegue retirar.

Em muitos radares GaN, o limite prático aparece antes do “alcance teórico” - porque o chip atinge temperaturas de risco.

Quando a margem térmica desaparece, os projetistas escolhem entre reduzir desempenho, aumentar arrefecimento (peso/volume) ou aceitar menor fiabilidade. A equipa da Universidade de Xidian afirma ter deslocado este teto ao melhorar uma interface interna do chip que costuma ser subestimada.

A camada escondida que estava a travar tudo

Num amplificador GaN, materiais diferentes são empilhados em camadas ultrafinas. Entre eles há uma camada de ligação (bonding) que influencia tanto a condução elétrica como a saída de calor da zona ativa do transistor.

Muitas abordagens usam nitreto de alumínio nessa ligação. Em teoria é bom condutor térmico; na prática, durante o crescimento pode formar micro‑“ilhas” e rugosidade. Isso cria trajetos térmicos irregulares e pontos quentes locais - um tipo de gargalo que piora quando o módulo trabalha perto do máximo.

Com operação prolongada sob carga elevada, esses pontos quentes aceleram envelhecimento: a eficiência cai, o ruído sobe e a probabilidade de falha aumenta. Uma regra de bolso em eletrónica de potência é que cada descida consistente de temperatura de junção costuma melhorar bastante a vida útil, por isso “pequenas” melhorias térmicas têm impacto real.

O grupo de Xidian, liderado por Zhou Hong, diz ter conseguido uma camada de ligação mais lisa e contínua, em vez de aglomerados. A ideia é simples: dar ao calor um caminho mais direto para o substrato e para a placa de arrefecimento do módulo.

A equipa reporta uma redução da resistência térmica em ~1/3 ao “alisar” a camada de ligação.

Segundo os resultados divulgados, isso permitiria cerca de +40% de desempenho de potência sem aumentar a área do chip nem a potência de entrada - um detalhe importante em AESA, onde espaço e arrefecimento por módulo são limitados.

O que significa, na prática, mais 40% de desempenho de radar

“Mais potência” não se traduz 1:1 em “mais alcance”. Pelo modelo clássico do radar, o alcance de deteção tende a crescer com a raiz quarta da potência. Regra de bolso:

• +40% de potência pode dar apenas ~+9% de alcance em condições semelhantes (mas ainda assim é relevante).
• O ganho pode aparecer noutras métricas: maior margem contra interferência, melhor resolução/gestão de alvos e mais tempo a operar no limite sem “derating” térmico.

Na prática, esse tipo de melhoria pode significar:

• Melhor discriminação de alvos próximos (mais margem de sinal/ruído e processamento).
• Maior resiliência a jamming (mais potência efetiva ou mais flexibilidade de formas de onda).
• Seguimento mais rápido de alvos manobráveis, porque o AESA pode “gastar” mais energia por feixe ou atualizar mais vezes sem aquecer tanto.

Em caças, o ponto crítico é a integração: se o módulo não exigir um arrefecimento mais pesado (trocadores, bombas, caudal), o ganho é muito mais aproveitável do que um salto “no papel”.

Uma vantagem em semicondutores apoiada por matérias‑primas

Há também a dimensão de cadeia de abastecimento. A China é um grande produtor de gálio, elemento chave do GaN, e já aplicou controlos de exportação em certos produtos relacionados. Isso pode dar alavancagem a quem conseguir fabricar mais (e melhor) com fornecimento interno.

Se este avanço térmico se confirmar em escala industrial, soma‑se a essa vantagem: chips mais eficientes tendem a permitir módulos com maior potência útil por volume - exatamente o que define competitividade em radares e rádios de alta frequência. Os autores também apontam para materiais futuros, como óxido de gálio; mas, como no GaN, a limitação térmica volta a ser o “porta‑aviões”: materiais mais agressivos exigem arrefecimento e interfaces ainda melhores.

O objetivo implícito é controlar a “pilha completa”: matéria‑prima, processo, chip, módulo e sistema final.

Militar primeiro, mas as utilizações civis já se alinham

Amplificadores GaN não servem só para radar. Operar mais frio a alta potência interessa a:

• Comunicações por satélite de alto débito (banda Ka).
• Estações base macro 5G (e testes 6G), onde eficiência energética e fiabilidade pesam na fatura elétrica.
• Radares meteorológicos e vigilância marítima/costeira (relevante num país atlântico como Portugal).
• Controlo de tráfego aéreo e deteção/seguimento de drones.

Aqui há um trade‑off real: chips mais capazes podem reduzir o número de equipamentos por cobertura (menos sites/antenas), mas só se o custo por módulo e o rendimento de fabrico (yield) forem bons. Caso contrário, a tecnologia fica limitada a nichos onde desempenho vale mais do que preço.

Como o calor limita a eletrónica de alta potência

Pense num transistor GaN como um ponto minúsculo a dissipar muitos watts numa área muito pequena. Ele comuta a velocidades elevadas, e parte da energia vira calor. Se esse calor não sair, a temperatura de junção sobe e o desempenho degrada:

• a potência de saída cai,
• o ruído aumenta,
• a fiabilidade piora (e, acima de certos limites, pode haver falha abrupta).

O parâmetro prático é a resistência térmica (°C/W): quanto menor, mais facilmente o calor sai. Em muitos dispositivos GaN, os limites de temperatura de junção especificados situam‑se tipicamente na ordem dos ~175–200 °C; chegar perto disso com ciclos repetidos (liga/desliga, picos de potência) torna a durabilidade um problema de engenharia, não de marketing.

Parâmetro	Chip GaN convencional	Nova abordagem de Xidian (reportada)
Camada de ligação	Rugosa (“ilhas”)	Suave, contínua
Resistência térmica	Referência	~33% mais baixa
Potência útil	Limitada por aquecimento	~40% mais alta
Área do chip / potência de entrada	-	Inalteradas

A ideia não é “eliminar” calor; é reduzir o estrangulamento na saída da zona ativa para o substrato e, daí, para o arrefecimento do módulo.

O que isto pode significar para conflitos futuros

Radar molda deteção, seguimento e engajamento: quanto mais cedo se vê, mais opções existem (manobra, guerra eletrónica, lançamento, coordenação). Um aumento de potência efetiva na ordem dos 30–40% pode:

• estender janelas de alerta,
• melhorar desempenho contra interferência,
• permitir mais rastreios simultâneos, dependendo do software e da gestão de feixes.

Não é uma “vitória automática”: treino, táticas, integração em rede e software contam tanto ou mais. Mas, quando plataformas e doutrinas são próximas, melhorias incrementais de hardware podem pesar.

Riscos, desafios e o que observar a seguir

Há várias ressalvas antes de qualquer conclusão:

• Escala industrial: uma interface “perfeita” em laboratório pode perder-se em produção de wafer. O que interessa é repetibilidade, yield e controlo de defeitos.
• Fiabilidade no mundo real: módulos AESA sofrem vibração, humidade, choque térmico e milhares de ciclos. Sem testes de vida acelerados e dados de campo, os ganhos podem ficar aquém.
• Integração térmica do sistema: baixar a resistência térmica do chip ajuda, mas o gargalo pode migrar para a embalagem, interface térmica (TIM) ou placa fria.
• Geopolítica do fornecimento: restrições a gálio/processos podem empurrar concorrentes para soluções alternativas (mais caras, menos eficientes) no curto prazo.

Para quem acompanha sem jargão, dois termos-chave:

• GaN (nitreto de gálio): semicondutor adequado a rádio de alta potência, por tolerar tensões e temperaturas elevadas.
• Radar AESA: matriz com muitos módulos T/R que orienta feixes eletronicamente, sem mover a antena.

O sinal mais credível de que isto passou da ciência para capacidade operacional não será um anúncio: será ver novos radares (ou atualizações) com mais alcance/margem de interferência ou com a mesma performance em antenas menores e sistemas de arrefecimento semelhantes.