据 RTX报道，公司旗下企业 Raytheon 已获得 DARPA 授予的一份为期四年、价值 1500 万美元的合同，以提高功率密度氮化镓晶体管的射频传感器的电子能力。报道指出改进后的晶体管的输出功率将是传统氮化镓的 16 倍，且工作温度不会增加。
　　雷神公司是全球领先的军用级氮化镓制造商，军用级氮化镓是一种半导体技术，用于雷达系统时，可以提高雷达范围和雷达资源管理处理能力。这项新的原型制作工作是在 DARPA 的设备规模电子散热技术项目（称为“THREADS”）下进行的。
　　雷神公司先进技术总裁Colin Whelan表示：“我们的工程师开辟了一种生产氮化镓的新方法，热管理不再是限制因素。” “这些新的系统架构将使传感器的范围扩大。”
　　报道指出，其关键在于使用金刚石来提取热量，其导热系数高于 2,000W/m/K，而铜的导热系数约为 400。
　　雷神公司表示，公司正在与海军研究实验室、斯坦福大学和 Diamond Foundry 合作，生产世界上的热导体金刚石，后者已经将 GaN 与 GaN 结合在一起。它的金刚石基底。用于与军用级 GaN 晶体管和电路集成。康奈尔大学、密歇根州立大学、马里兰大学和宾夕法尼亚州立大学也提供技术和性能分析。
　　在11月初，Diamond Foundry Inc.（“DF”）宣布，它已制造出世界上第一块（100 毫米）单晶金刚石硅片。
　　DF 团队成员三十年前开始的工作达到顶峰，制造第一块金刚石硅片需要开发一整套技术，包括在可扩展基板上创建单晶格、大面积金刚石锭生长、金刚石切割技术和精度-表面处理。
　　地球上任何地方都不存在晶圆大小的钻石，因此 DF 必须弄清楚如何制造“所有钻石晶圆之母”，然后用于生产更多晶圆。该公司采用了一种被称为金刚石异质外延的极其复杂的技术，该技术在可扩展的基板上制造单晶金刚石，并将其与其他技术相结合，从而获得了有史以来第一个金刚石单晶晶圆。（以前的模拟物实际上以金刚石压缩粉末的形式存在，但其特性与单晶不匹配。）
　　与地球上的自然资源相比，库里南钻石是地球上迄今为止开采的的钻石原石，其尺寸为5.89厘米，比DF的钻石小了4厘米多。
　　单晶硅片是当今技术的基础。1959 年第一块硅晶圆的诞生终定义了我们今天所知的现代生活。
　　DF的下一个目标是进一步降低其金刚石晶圆的缺陷密度——实现教科书式的金刚石半导体品质因数，该品质因数比硅高17,200，比碳化硅高60倍。
　　金刚石基氮化镓技术的历史
　　尽管 GaN RF 晶体管已证明固态器件性能显着提高，但由于热限制，它们并未充分发挥其潜力。为了解决这一弱点，2003 年开始努力开发导热率更高的 GaN 金刚石衬底。
　　使用金刚石的主要原因是它在室温下具有所有商业材料中的导热率，高达 2000 W/mK。本文简要介绍了金刚石基 GaN 技术的发展历史，该技术可将金刚石沉积到 GaN 通道数百纳米范围内。
　　GaN 是一种重要的宽带隙材料，具有高电子迁移率，与 Si 或 SiC 相比，它使开关和射频功率应用能够在更高的电压、更低的漏电流和更高的频率下运行 。然而，GaN 器件终通常不受材料电子特性的限制，而是受其通过衬底散热的能力的限制。
　　通过开发一种工艺，将 GaN 器件层置于一微米的化学气相沉积 (CVD) 金刚石内，其热性能是碳化硅 (SiC) 等典型 GaN 衬底材料的四倍以上，事实证明，GaN-on -金刚石晶体管的面功率密度可以达到 GaN-on-SiC 器件的 3 倍以上 。这也相当于对于给定的器件功率，栅极结和衬底之间的热障电阻 (TBR) 与 GaN-on-SiC 器件相比减少了 50%。
　　这两个优势可以为国防应用（例如雷达）和商业应用（例如蜂窝基站和通信/气象卫星）带来显着的系统级优势。例如，金刚石基氮化镓射频功率放大器可用于不同程度地降低冷却复杂性和成本，同时延长使用寿命并降低系统成本。面功率密度增加三倍，可以处理更少的晶圆来实现相同的射频功率，从而降低制造成本。
　　在过去的发展中，已经开发出一种工艺，该工艺可以从市售的硅基氮化镓 (GaN-on-Si) 晶圆开始，去除热限制硅衬底，然后用 CVD 取代它钻石。具体而言，该工艺包括去除 AlGaN/GaN 外延下方的主体 Si 层，在暴露的 AlGaN/GaN 上沉积薄介电材料，然后在表面上生长 CVD 金刚石。
　　2007-2011 年间，行业通过将金刚石厚度增加至 100 ?m，并改善金刚石的内应力和表面质量，进一步改进了金刚石基 GaN 晶圆工艺 。康奈尔大学发表了一些初步改进的热性能测量结果，初步的晶体管可靠性研究表明，金刚石基氮化镓在高温下的寿命比硅基氮化镓。
　　从 2011 年开始，金刚石基 GaN 技术被纳入 DARPA 近结热传输 (NJTT) 计划。该计划的目标之一是通过消除 GaN 2DEG 电传输层下方的 AlGaN/AlN 过渡层，进一步化 GaN 和金刚石之间的热边界电阻 (TBR)。2013年，Raytheon和TriQuint（后来的Qorvo）分别宣布，与GaN-on-SiC相比，GaN-on-Diamond技术成功地将工作结温降低了40-45%，并将面射频功率密度提高了两倍[2-3]。TriQuint 还展示了超过 5W/mm 的输出功率，功率附加效率 (PAE) 为 55%，漏极电压为 28V。
　　金刚石基氮化镓为高电子迁移率晶体管 (HEMTS) 等极端功率密度射频器件提供了新的晶圆平台。与当前采用 GaN 制造的商用 RF 器件相比，针对 GaN 和高导热金刚石基板之间的热障阻力相关重大挑战的详细工作首次实现了面功率密度的三倍增加-碳化硅上。这些金刚石基氮化镓晶圆的开发为降低射频功率放大器成本、降低射频系统冷却成本以及减小射频子系统的尺寸和重量提供了令人兴奋的潜力。