GaN حل: چھوٹے پیکیجز بڑے ریڈار چیلنجز کا مقابلہ کرتے ہیں۔

GaN حل: چھوٹے پیکیجز بڑے ریڈار چیلنجز کا مقابلہ کرتے ہیں۔

ایکس بینڈ (8 GHz سے 12 GHz) ریڈار تجارتی نیویگیشن کے لیے موزوں آلات کا ایک اہم ٹکڑا ہے۔ ایوی ایشن ایکس بینڈ ریڈار آلات کا ایک بڑا استعمال ہے، اور یہ سامان وسیع پیمانے پر ایپلی کیشنز میں بھی تعینات کیا جاتا ہے، بشمول ڈرون، سمندری جہاز ٹریفک کنٹرول، موسم کی نگرانی، ہوائی اڈوں کے قریب پرندوں کی سرگرمیوں کی نگرانی، اور اینٹی آئسنگ ریموٹ سینسنگ۔

مارکیٹ ریسرچ فرم اسٹریٹجی اینالیٹکس کی ایک رپورٹ کے مطابق، ایکس بینڈ ریڈار ریڈار مارکیٹ کا سب سے بڑا حصہ ہے۔ اس بینڈ میں ریڈارز کی فروخت 2018 میں 6.3 بلین ڈالر کے قریب تھی، اور اسی اخراجات میں 3.4 فیصد کی کمپاؤنڈ سالانہ ترقی کی شرح سے اضافہ متوقع ہے، جو 2028 میں 8.7 بلین ڈالر تک پہنچ جائے گا۔

لیکن صرف کسی بھی ایکس بینڈ ریڈار میں ترقی کے اہم مواقع نہیں ہیں۔ ایکٹو الیکٹرانک سکینڈ اری (AESA) سسٹم تحقیق اور ترقی کے لیے تیزی سے مقبول ہو رہے ہیں۔ یہ نظام بنیادی طور پر بڑے ہوائی پلیٹ فارمز پر استعمال ہوتا ہے، لیکن یہ زمینی اور سمندری مارکیٹ کے حصوں میں بھی استعمال ہوتا ہے۔

AESA چیلنج

AESA سسٹم فعال صفوں کا استعمال کرتے ہیں، ہر ایک سینکڑوں یا اس سے بھی ہزاروں اینٹینا کے ساتھ۔ ہر اینٹینا کا اپنا مرحلہ اور کنٹرول حاصل ہوتا ہے۔ اینٹینا عناصر کے انفرادی ویو فرنٹ کی مداخلت یا سپرپوزیشن ہوائی جہاز کی لہریں پیدا کرتی ہے، مؤثر طریقے سے ایک مخصوص سمت میں سفر کرنے والی ریڈیو لہروں کی بیم پیدا کرتی ہے۔ AESA ریڈار سسٹم اینٹینا عناصر کے فیز کو شفٹ کرکے شہتیر کو الیکٹرانک طور پر چلاتے ہیں۔

اینٹینا عناصر کو عام طور پر نصف طول موج کے فاصلے پر رکھا جاتا ہے تاکہ قریب کے میدان میں نمائش کو کم کیا جا سکے۔ AESA ریڈاروں کو بھی اکثر اعلی تعدد کی وسیع رینج پر سگنل پھیلانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس طرح کی فریکوئنسی چستی ریڈار کو سیکٹر میں اہداف کو تیزی سے تلاش کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ یہ پس منظر کے شور کے درمیان ان کا پتہ لگانا بھی مشکل بنا دیتا ہے۔ یہ بحری جہازوں اور ہوائی جہازوں کو چپکے رہتے ہوئے اعلی طاقت والے ریڈار سگنلز کو خارج کرنے کی اجازت دیتا ہے اور مداخلت سے زیادہ استثنیٰ فراہم کرتا ہے۔

یہ تقاضے انجینئرز کے لیے کئی چیلنجز پیش کرتے ہیں: ہر اینٹینا کا عنصر چھوٹا اور ہلکا ہونا چاہیے تاکہ وہ چھوٹے طول موج کے وقفے کو ایڈجسٹ کر سکے، جبکہ نظام کے مجموعی سائز اور وزن کو ہوا اور سمندر میں استعمال کے لیے قابل انتظام رکھنا چاہیے۔ تاہم، ایپلی کیشن پر منحصر ہے، ریڈار کا نظام اتنا طاقتور ہونا چاہیے کہ وہ چند سو واٹ سے لے کر 100 کلو واٹ تک کہیں بھی آؤٹ پٹ کر سکے۔ لہذا، ریڈار کے نظام کو موثر گرمی کی کھپت کی صلاحیتوں کی ضرورت ہوتی ہے، جو سائز اور وزن میں اضافہ کرتی ہے.

ان میں سے بہت سے استعمال کے معاملات میں، یہ ضروری ہے۔سائز، وزن، طاقت اور قیمت (SWaP-C)سسٹم کا اندازہ لگائیں۔ سسٹم میں صرف چند اجزاء کو تبدیل کرنے سے ان خیالات پر زیادہ اثر نہیں پڑے گا۔ لہذا، ٹیکنالوجیز جو AESA ریڈار سسٹم کو فعال کرتی ہیں SWaP-C کی بہتری میں اہم فوائد کا مظاہرہ کرنا ضروری ہے۔

ٹیکنالوجی کو فعال کرنا: GaN

وہ ٹیکنالوجی جو ریڈار ڈیزائنرز کو بہت سے چیلنجوں پر قابو پانے میں مدد کر سکتی ہے جیسے کہ طاقت، گرمی کی کھپت، وزن اور سائز، اور لاگت کی تاثیر گیلیم نائٹرائڈ (GaN)۔ اس مواد میں اعلی الیکٹران کی نقل و حرکت ہے۔ اور سلیکون کے مقابلے میں، GaN پر مبنی ڈیوائسز میں کم گیٹ چارج اور کم آؤٹ پٹ کیپیسیٹینس ہوتی ہے، اور زیادہ موثر طریقے سے اعلی تعدد پر زیادہ فائدہ حاصل کر سکتے ہیں۔

GaN میں توانائی کا ایک وسیع بینڈ گیپ ہے اور ایک بہت ہی اعلیٰ نازک بریک ڈاؤن الیکٹرک فیلڈ ہے، جو بہترین اعلی درجہ حرارت کی وشوسنییتا، اعلی سپلائی وولٹیجز پر شاندار مضبوطی، اور بہترین بجلی کی کثافت لائے گا۔

سیلیکون کاربائیڈ (SiC) کو GaN کے ذیلی ذخیرے کے طور پر استعمال کرنے سے کم تھرمل توسیع، کم جالی کی مماثلت، اور بہترین تھرمل چالکتا حاصل کیا جا سکتا ہے، اس طرح GaN کی خصوصیات کو مکمل طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ 4H-سیمی-انسولیٹنگ پولی ٹائپ SiC کی تھرمل چالکتا 430 W/mK ہے، جبکہ سلکان کی تھرمل چالکتا 146 W/mK تک کم ہے۔ یہ بہت زیادہ طاقت کی کثافت کو قابل بناتا ہے جبکہ گرمی کو مؤثر طریقے سے ضائع کرتے ہیں، انتہائی چینل کے درجہ حرارت سے بچتے ہیں جو آلہ کو ناقابل عمل بناتا ہے۔

لہذا، AESA ریڈار میں سلکان کاربائیڈ (GaN-on-SiC) ایمپلیفائر پر گیلیم نائٹرائڈ گرمی کی کھپت کی ضروریات کو بچاتے ہوئے چھوٹے حجم میں اعلی کارکردگی اور مساوی آؤٹ پٹ پاور حاصل کر سکتا ہے۔ لیکن SWaP-C کے بہتر فوائد کو محسوس کرنے کے لیے، ڈیوائس ٹیکنالوجی کے معاملے میں مزید کام کرنے کی ضرورت ہے۔

Encapsulation کلید ہے

مرحلہ وار صفوں کی مزید ترقی، جیسا کہ AESA ریڈار سسٹم، کے لیے سائز میں کمی اور اجزاء کے سخت انضمام کی ضرورت ہوگی۔

ایسی ہی ایک ٹیکنالوجی یک سنگی مائیکرو ویو انٹیگریٹڈ سرکٹ (MMIC) ہے، جو ایک ہی ڈیوائس میں متعدد اجزاء کے مکمل فنکشنل ماڈیولز کو بنانے کے قابل بناتی ہے، اس طرح سرکٹ کی کثافت میں اضافہ ہوتا ہے۔ MMICs کے اضافی فوائد بھی ہیں، بشمول اجزاء کی مماثلت میں کمی، سگنل کی تاخیر میں کمی (MMICs پر اجزاء کے درمیان کم فاصلے کی وجہ سے)، اور مواد کے مجموعی بل (BoM) کی لاگت میں کمی۔

MMIC Quad Flat No-Led (QFN) پیکیج میں دستیاب ہے، جو مزید قیمت اور سائز میں کمی کے فوائد پیش کرتا ہے۔ چونکہ کیو ایف این پیکج مختصر بانڈ تاروں کا استعمال کرتا ہے، جو لیڈ انڈکٹنس کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے، اس لیے اس کا بے نقاب کاپر ڈائی پیڈ بہترین تھرمل کارکردگی فراہم کرتا ہے۔

Wolfspeed CMPA901A020S ڈیوائس 6 mm QFN پیکیج میں دستیاب ہے۔ یہ 20W GaN-on-SiC ہائی پاور ایمپلیفائر ہے جو 9 GHz سے 10 GHz فریکوئنسی رینج میں کام کر سکتا ہے اور پلس ریڈار ایپلی کیشنز جیسے کہ سمندری موسم کے ریڈار کے لیے موزوں ہے۔ ایمپلیفائر کا تھری اسٹیج گین 30 dB سے زیادہ بڑے سگنل کا فائدہ اور 50% سے زیادہ کارکردگی فراہم کرتا ہے، نچلے سسٹم DC پاور کی ضروریات کو فعال کرتا ہے اور سسٹم تھرمل مینجمنٹ کے آسان حل کو فعال کرتا ہے۔

Wolfspeed CMPA9396025S ایک اور GaN MMIC ہے جو SWaP-C کو زیادہ سے زیادہ بہتر بنانے کے لیے بہت سی ٹیکنالوجیز کو مربوط کر سکتا ہے۔ 9.3-GHz سے 9.6-GHz آپریشن کے لیے ڈیزائن کیا گیا، یہ ترتیری آلہ 6 × 6 mm QFN پیکیج میں دستیاب ہے۔100-µs نبض کی چوڑائی، 10% ڈیوٹی سائیکل پر پاور 25 W ہے۔

MMIC ایمپلیفائرز کی Wolfspeed CMPA801B030 سیریز، جو 7.9-GHz سے 11-GHz فریکوئنسی رینج میں کام کرتی ہے، X-band میں وسیع بینڈوتھ اور اعلی طاقت کو قابل بناتی ہے۔ اس کی عام آؤٹ پٹ ویلیو 40 W تک ہے، اس کا بڑا سگنل گین 20 dB سے زیادہ ہے، اور اس کی پاور ایڈڈ کارکردگی 40% تک پہنچ جاتی ہے۔ پروڈکٹ فیملی 7 × 7 ملی میٹر پلاسٹک کے اوور مولڈ QFN میں تیار کی گئی ہے اور یہ ننگے ڈائی اور 10 پن میٹل/سیرامک ​​ماؤنٹنگ فلینجڈ پیکجز دونوں میں دستیاب ہے، جس کے نتیجے میں برقی اور تھرمل کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔

▲ Wolfspeed CMPA801B030 ننگے ڈائی اور انتہائی کمپیکٹ پیکجوں میں دستیاب ہے، جس سے SWaP-C میں زیادہ سے زیادہ بہتری آتی ہے۔

نوٹ: اوپر درج تمام آلات کا ECCN 3A001.b.2 ہے۔

راڈار ٹیکنالوجی کی تبدیلیوں کو بااختیار بنانا

حکمت عملی کے تجزیات کا خیال ہے کہ اوپر بیان کردہ GaN آلات پلیٹ فارمز کی تیزی سے بڑھتی ہوئی اقسام میں AESA ریڈارز کو تیزی سے اپنانے کو فروغ دینے میں مدد کریں گے، اور یہ کہ ریڈار سسٹمز پر GaN کے اخراجات 2018 میں US$171.8 ملین سے بڑھ کر 2028 میں US$734.1 ملین ہو جائیں گے۔


یہ مواد انٹرنیٹ/کری سے آتا ہے۔ یہ ویب سائٹ صرف دوبارہ پرنٹنگ فراہم کرتی ہے۔ اس مضمون کے خیالات، موقف، ٹیکنالوجی وغیرہ کا اس ویب سائٹ سے کوئی تعلق نہیں ہے۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہے تو، اسے حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں!