China lidera no super-radar após superar o maior problema: o aquecimento.

O calor é.

Investigadores chineses afirmam ter finalmente resolvido esse problema - não redesenhando o radar em si, mas alterando a forma como o calor flui através das minúsculas camadas semicondutoras que o alimentam. Se os resultados forem escaláveis, Pequim poderá ganhar uma vantagem tangível na tecnologia de radar mais estratégica da década.

A tentativa discreta da China de alcançar supremacia em radares

Os radares modernos de topo, sobretudo os instalados em caças e sistemas de defesa aérea, dependem cada vez mais de chips de nitreto de gálio (GaN). Estes componentes suportam tensões e frequências mais elevadas do que o tradicional arsenieto de gálio, o que se traduz em feixes mais fortes e mais ágeis, e numa melhor deteção e acompanhamento de alvos rápidos e distantes.

O GaN já transformou o panorama dos radares. Alimenta radares de varrimento eletrónico ativo (AESA) em caças furtivos como os J‑20 e J‑35 da China, e está a ser adotado em frotas norte‑americanas de F‑35. No entanto, os engenheiros depararam-se com um limite rígido: as restrições térmicas.

Quanto mais potência se faz passar por um módulo de radar GaN, mais calor este gera. Nas bandas de alta frequência X e Ka, usadas para controlo de tiro, seguimento a longa distância e comunicações por satélite, o calor acumula-se mais depressa do que consegue ser dissipado. A partir de certo ponto, os projetistas têm de reduzir o desempenho ou arriscar danificar o dispositivo.

Os radares GaN modernos muitas vezes param não porque não consigam “ver” mais longe, mas porque os chips sobreaquecem muito antes de atingirem o seu alcance teórico.

É esta barreira que uma equipa da Universidade de Xidian, em Xi’an, afirma ter deslocado. Após duas décadas de trabalho, concentraram-se numa camada quase invisível, frequentemente ignorada, no interior do chip - e transformaram-na de estrangulamento em via rápida térmica.

A camada escondida que estava a travar tudo

Dentro de um amplificador de radar GaN, diferentes materiais semicondutores são empilhados em camadas ultrafinas. Entre eles existe uma camada de ligação (bonding) que ajuda à aderência e transmite tanto eletricidade como calor.

Tradicionalmente, essa ligação é feita com nitreto de alumínio. Em teoria, tem boas propriedades térmicas. Na prática, quando o material cresce sobre a bolacha (wafer), tende a formar pequenas “ilhas” desordenadas. Essa estrutura irregular dispersa o calor em vez de o canalizar, criando pontos quentes microscópicos.

Com o tempo, à medida que o dispositivo funciona sob carga elevada, essa região torna-se um estrangulamento térmico. As temperaturas sobem, a eficiência cai e os engenheiros atingem um teto: qualquer aumento adicional de potência reduz a vida útil e compromete a fiabilidade.

O grupo de Xidian, liderado pelo investigador Zhou Hong, atacou precisamente essa interface. O seu processo obriga a camada de ligação a crescer de forma suave e uniforme, em vez de formar aglomerados. Essa pequena alteração estrutural muda a forma como o calor migra através do dispositivo.

Ao transformar uma camada de ligação rugosa, em forma de ilhas, numa folha plana e contínua, a equipa reporta uma redução da resistência térmica em cerca de um terço.

De acordo com os dados publicados, isso traduz-se em ganhos de desempenho de potência do radar de cerca de 40%, sem aumentar o tamanho do chip nem o consumo de energia.

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

Um aumento de 40% no desempenho de potência não significa apenas um radar “mais alto”. Altera vários indicadores-chave ao mesmo tempo:

• Maior alcance de deteção com o mesmo tamanho de antena
  
• Melhor discriminação entre alvos muito próximos
  
• Maior resistência a interferência e guerra eletrónica
  
• Atualização mais rápida e melhor seguimento de ameaças ágeis, como mísseis hipersónicos ou mísseis de cruzeiro a baixa altitude
  

Para uma aeronave furtiva, isso pode significar detetar adversários mais cedo, emitindo a mesma energia de antes - tornando o avião mais difícil de detetar por sensores inimigos.

Para um radar terrestre de defesa aérea, o mesmo hardware pode cobrir um setor maior do espaço aéreo, suportando mais alvos em simultâneo ou engajamentos a maior distância sem um sistema de arrefecimento mais pesado.

Zhou sublinha ainda outra vantagem prática: o ganho surge sem aumentar a área do chip. Em caças, onde o espaço no nariz, o peso e a capacidade de arrefecimento são brutalmente limitados, isso conta mais do que qualquer valor isolado de especificação.

Uma vantagem em semicondutores apoiada por matérias-primas

Há também uma dimensão estratégica na cadeia de abastecimento. A China é atualmente o principal produtor mundial de gálio, o elemento-chave no GaN. Pequim já apertou as exportações de produtos de gálio para alguns utilizadores estrangeiros do setor da defesa, ganhando influência sobre rivais que dependem de material importado.

Este novo avanço térmico soma-se a essa vantagem. Se a China conseguir fabricar dispositivos GaN mais eficientes à escala, usando gálio que em grande medida controla, reforça a sua posição no que muitas vezes se designa por semicondutores de “terceira geração”.

Os investigadores de Xidian ligam o seu trabalho não só aos atuais dispositivos GaN, mas também a uma futura transição para materiais de “quarta geração”, como o óxido de gálio. Esses compostos poderão aumentar ainda mais a densidade de potência e a temperatura de operação - assumindo, novamente, que as soluções de arrefecimento acompanham.

A China está a posicionar-se não apenas como compradora de sistemas de radar avançados, mas como fornecedora de pilha completa (full‑stack) dos materiais, chips e sistemas finais que os suportam.

Primeiro militar, mas as aplicações civis já se alinham

O radar é o destaque, mas os amplificadores GaN suportam uma infraestrutura muito mais ampla:

• Comunicações por satélite de elevado débito, especialmente na banda Ka
  
• Estações base macro de 5G e plataformas de teste emergentes de 6G
  
• Vigilância marítima e radares meteorológicos
  
• Controlo de tráfego aéreo e sistemas de deteção/seguimento de drones
  

Qualquer um destes pode beneficiar se os chips funcionarem mais frios a potências mais elevadas. Para operadores de telecomunicações, a perspetiva é atrativa: maior cobertura por torre mantendo - ou até reduzindo - o consumo elétrico. Os custos de energia são uma das principais dores de cabeça em implementações densas de 5G.

Em dezembro, outro grupo de Xidian apresentou um sistema experimental capaz de converter energia de micro-ondas dispersa em eletricidade utilizável, usando tecnologias relacionadas. Em conjunto, estes projetos sinalizam a ambição de dominar não só os radares, mas a eletrónica de rádio de alta frequência de forma mais abrangente.

Como o calor limita a eletrónica de alta potência

Para não especialistas, ajuda ver chips de radar GaN como pequenos motores ultraferventes. Cada transistor alterna entre ligado e desligado milhares de milhões de vezes por segundo. Essa comutação desperdiça parte da energia sob a forma de calor.

Se o calor não conseguir sair depressa o suficiente, o transistor aquece demais. À medida que a temperatura sobe, o desempenho cai: a potência de saída diminui, o ruído aumenta e o risco de falha catastrófica cresce acentuadamente.

Os engenheiros descrevem isto através da “resistência térmica”, medida em graus Celsius por watt. Valores mais baixos significam que o calor se afasta mais facilmente. A redução de um terço reportada por Xidian na resistência térmica é, por isso, uma alteração relevante.

Parâmetro	Chip de radar GaN convencional	Nova abordagem de Xidian (reportada)
Estrutura da camada de ligação	Rugosa, tipo “ilhas”	Suave, contínua
Resistência térmica	Referência (baseline)	~33% inferior
Desempenho de potência do radar	Limite da geração atual	~40% superior
Tamanho do chip e potência de entrada	Fixos	Inalterados

A abordagem não elimina magicamente o calor; dá-lhe um caminho mais desimpedido para sair da região ativa e chegar a substratos de espalhamento térmico e placas de arrefecimento. Isso permite que os dispositivos operem mais perto dos seus limites teóricos de potência sem se destruírem.

O que isto pode significar para conflitos futuros

Num campo de batalha moderno, o desempenho do radar molda quase tudo: desde quão cedo um piloto sabe que está a ser visado, até se um míssil de cruzeiro a baixa altitude é detetado a tempo, passando por quantos drones uma única bateria consegue seguir em simultâneo.

Um Estado que equipa plataformas já em serviço com radares com 30–40% mais potência efetiva ganha uma vantagem real, ainda que subtil. Os horizontes de alerta precoce estendem-se. Os envelopes de engajamento empurram-se para fora. A guerra eletrónica torna-se um pouco mais fácil de resistir.

Nada disto, por si só, ganha uma guerra. Táticas, treino, software e redes continuam a ser decisivos. Mas o radar é uma das camadas fundamentais do combate moderno, e melhorias incrementais de hardware muitas vezes contam mais quando os dois lados estão equilibrados.

Riscos, desafios e o que observar a seguir

Há ressalvas. Resultados de laboratório nem sempre se traduzem em hardware produzido em massa, robusto e adequado a caças ou radares de defesa aérea na linha da frente. Camadas de ligação uniformes têm de ser reproduzidas à escala de wafer, sob controlo de qualidade rigoroso, e sobreviver a anos de ciclos térmicos e vibração.

Existe também um risco mais amplo de fragmentação. Se a China acelerar em módulos de radar GaN enquanto restringe exportações de gálio e de algumas tecnologias de processo, integradores ocidentais poderão recuar para soluções mais antigas ou mais caras, aumentando preços e atrasando modernizações.

Para quem tenta decifrar o jargão, há dois termos a reter:

• GaN (nitreto de gálio): semicondutor que tolera altas tensões e temperaturas, ideal para rádio de alta potência e eletrónica de potência.
  
• Radar AESA: conjunto de muitos módulos pequenos de emissão/receção que permitem orientar feixes eletronicamente, sem mover a antena.
  

Combine-se um país que controla uma matéria-prima crítica, uma base industrial capaz de produção complexa de chips e uma forma credível de resolver gargalos térmicos, e o resultado é previsível: implementação mais rápida de radares mais capazes, tanto para uso doméstico como para exportação a aliados.

Os próximos sinais a observar não serão comunicados de imprensa, mas contratos de aquisição: se novos radares chineses começarem a anunciar mais potência, maior alcance ou aberturas menores com o mesmo peso, será o indício mais forte de que este discreto ajuste térmico passou das páginas de revistas científicas para equipamento operacional.