Dispositivos GaN RF de alta potência enfrentam uma limitação fundamental que não pode ser resolvida apenas pelo projeto elétrico: o calor.

Transistores de alta mobilidade eletrônica de nitreto de gálio, ou GaN HEMTs, podem operar em alta tensão, alta frequência e alta densidade de potência. Estas vantagens tornam-nos importantes para aplicações como radar, comunicações por satélite, guerra electrónica, infra-estruturas 5G/6G e sistemas de microondas de alta potência.

No entanto, à medida que a densidade de potência de RF aumenta, o calor gerado perto do canal do transistor torna-se cada vez mais difícil de remover.

Mesmo quando o próprio material GaN mantém um forte desempenho elétrico, a temperatura excessiva da junção pode reduzir a potência de saída, degradar a eficiência e reduzir a vida útil do dispositivo.

É por isso que o diamante tem atraído cada vez mais atenção como plataforma térmica para GaN.

Com condutividade térmica superior a 2.000 W/m·K para materiais diamantados de alta qualidade, o diamante oferece capacidade de propagação de calor significativamente mais forte do que substratos semicondutores convencionais. Pesquisas recentes continuam a identificar a integração do diamante como uma das abordagens mais promissoras para o resfriamento próximo da junção de HEMTs GaN de alta potência.

Mas simplesmente colocar GaN no diamante não cria automaticamente uma solução térmica ideal.

O desempenho real depende muito de:

• Resistência de limite térmico GaN-diamante
• Material da camada de ligação
• Espessura da camada de ligação
• Espessura do diamante
• Qualidade de diamante
• Rugosidade da interface
• Espessura de GaN
• Geometria do dispositivo
• Design de embalagem e dissipador de calor

Para engenheiros selecionandoWafers GaN-em-Diamante,a interface às vezes pode ser tão importante quanto o próprio diamante.

Por que os dispositivos GaN RF de alta potência precisam de melhor gerenciamento térmico

Um GaN HEMT gera grande parte de seu calor em uma região muito pequena próxima à comporta no lado do dreno.

Isso cria um fluxo de calor local extremamente alto.

O problema é, portanto, diferente de simplesmente resfriar uma placa de circuito inteira.

O calor deve primeiro se afastar do canal ativo de GaN, passar pela estrutura semicondutora e pelas camadas de interface e depois se espalhar no substrato e na embalagem.

Um caminho térmico simplificado pode ser representado como:

Canal GaN HEMT
↓
Camada epitaxial GaN
↓
Interface GaN/Diamante
↓
Camada de difusão de calor de diamante
↓
Pacote
↓
Dissipador de calor

Cada camada adiciona resistência térmica.

Se qualquer camada tiver baixa condutividade térmica ou alta resistência de interface, o benefício do substrato de diamante pode ser substancialmente reduzido.

É por isso que os pesquisadores se concentram cada vez mais emgerenciamento térmico de quase junçãoem vez de apenas melhorar o dissipador de calor externo.

O programa anterior de transporte térmico de junção próxima da DARPA visava especificamente a região dentro de aproximadamente 100 µm de junções eletrônicas de alta potência, incluindo o uso de substratos de diamante e a remoção de camadas de transição de baixa condutividade térmica. Seu atual programa THREADS continua a abordar barreiras térmicas que restringem a saída de energia de RF.

O que é um wafer GaN com diamante?

Um wafer GaN-on-Diamond é uma estrutura semicondutora heterogênea na qual um dispositivo GaN ou camada epitaxial é termicamente integrado ao diamante.

A estrutura pode assumir diversas formas.

Uma estrutura ligada simplificada poderia ser:

Camada de dispositivo GaN
↓
Ligação ultrafina/camada intermediária
↓
Substrato de diamante

Outra abordagem pode usar:

Estrutura AlGaN/GaN HEMT
↓
Tampão GaN
↓
Nucleação/camada interfacial
↓
Diamante CVD

O diamante também pode ser adicionado da parte superior de um dispositivo GaN acabado ou parcialmente fabricado para criar um dissipador de calor próximo ao canal.

Estas diferentes estruturas não devem ser tratadas como idênticas.

Seu desempenho térmico depende fortemente de onde o diamante está localizado em relação ao canal gerador de calor.

Por que o diamante é atraente para RF GaN

O diamante de alta qualidade oferece diversas características atraentes para gerenciamento térmico:

• Condutividade térmica extremamente alta
• Alta resistividade elétrica
• Alta resistência à ruptura
• Excelente dureza mecânica
• Boa estabilidade química
• Forte capacidade de propagação de calor

Para dispositivos de RF de alta potência, a condutividade térmica é a principal atração.

Em comparação, os substratos comumente usados ​​fornecem condutividade térmica significativamente menor.

Contudo, a condutividade térmica do material a granel é apenas parte da história.

Um GaN HEMT não experimenta diretamente a condutividade térmica teórica do diamante.

O calor deve primeiro cruzar a interface GaN-diamante.

Isso torna a resistência ao limite térmico uma das principais especificações da tecnologia GaN-on-Diamond.

O que é resistência de limite térmico?

A resistência de limite térmico, comumente abreviada como TBR, descreve a resistência ao fluxo de calor através da interface entre dois materiais diferentes.

Para GaN-on-Diamond, pode ser escrito conceitualmente como:

GaN
→ interface
→ Diamante

Mesmo que ambos os materiais conduzam calor de forma eficaz, os fônons que transportam energia térmica podem não ser transferidos de forma eficiente através da interface.

Isso acontece porque GaN e diamante têm características muito diferentes:

• Estruturas cristalinas
• Espectros de fônons
• Características de ligação
• Propriedades acústicas

Camadas de ligação adicionais podem aumentar ainda mais a complexidade.

TBR é comumente expresso em:

m²·K/GW

Um valor mais baixo geralmente indica uma transferência de calor mais eficiente através da interface.

Por que a TBR é tão importante

Considere duas estruturas de GaN sobre diamante usando exatamente o mesmo substrato de diamante.

A Estrutura A possui uma interface fina e bem controlada.

A Estrutura B contém uma camada de ligação amorfa mais espessa com baixa condutividade térmica.

Mesmo que o diamante seja idêntico, a Estrutura A pode remover o calor do canal de GaN de forma consideravelmente mais eficiente.

É por isso que pode ser enganoso especificar apenas:

“Condutividade térmica do diamante >2.000 W/m·K.”

Para design térmico no nível do dispositivo, os compradores também devem considerar:

• Material de interface
• Espessura da interface
• TBR ou TBC
• Vazios de ligação
• Rugosidade superficial

Quão baixo pode se tornar o TBR GaN-on-Diamond?

Esta continua a ser uma área de pesquisa ativa.

Um estudo de 2026 relatou estruturas de GaN sobre diamante produzidas usando um processo de reconstrução de superfície in-situ combinado com ligação ativada por superfície.

Os pesquisadores reduziram a rugosidade da superfície RMS do diamante para menos de 0,5 nm e usaram uma camada intermediária de silício de aproximadamente 8 nm.

A estrutura resultante alcançou uma TBR relatada de aproximadamente 7,7 ± 0,6 m²·K/GW.

Isto é significativo porque demonstra que a engenharia de interface pode influenciar dramaticamente o desempenho térmico das estruturas GaN-on-Diamond.

Também ilustra um princípio importante:

Um wafer GaN-sobre-Diamante de alto desempenho requer um bom substrato de diamante e uma boa interface GaN-diamante.

Métodos de ligação para GaN-em-Diamante

Existem várias abordagens para integrar GaN com diamante.

Cada um tem vantagens e desafios técnicos.

1. Colagem Ativada por Superfície

A ligação ativada por superfície, ou SAB, pode unir dois materiais à temperatura ambiente ou próximo a ela após a ativação da superfície.

Uma fina camada intermediária pode ser usada.

As vantagens podem incluir:

• Baixa temperatura de ligação
• Estresse térmico reduzido
• Compatibilidade com materiais heterogêneos
• Interfaces de ligação finas
• TBR potencialmente baixo

A ligação à temperatura ambiente é particularmente atraente porque o GaN e o diamante têm diferentes comportamentos de expansão térmica.

A ligação em alta temperatura pode introduzir tensão adicional durante o resfriamento.

Trabalhos recentes usando SAB modificado também investigaram intercamadas de AlN e silício para estruturas N-polares de GaN/Diamante.

Um estudo de 2026 relatou aproximadamente31 m²·K/GW TBRusando uma interface contendo AlN e mediu a perda de RF de cerca de0,32 dB/mm a 40 GHz, demonstrando que a interface de ligação afeta as propriedades térmicas e de RF.

2. Colagem Direta

A ligação direta tenta minimizar ou eliminar camadas adesivas convencionais.

O principal objetivo é encurtar o caminho térmico entre o GaN e o diamante.

As vantagens potenciais incluem:

• Espessura de interface reduzida
• Menor resistência térmica
• Sem adesivo orgânico espesso
• Melhor estabilidade em altas temperaturas

Contudo, a colagem direta normalmente requer uma preparação de superfície extremamente boa.

Parâmetros importantes incluem:

• Rugosidade superficial
• Planicidade
• Limpeza
• Controle de partículas
• Química de superfície

Mesmo pequenos vazios podem reduzir a resistência da ligação e o desempenho térmico.

3. Ligação Van der Waals

A ligação direta de van der Waals também foi investigada para integração GaN/Diamante.

Uma vantagem é evitar uma camada intermediária espessa de baixa condutividade térmica.

No entanto, conseguir um contato confiável em uma grande área continua difícil porque as superfícies do wafer devem ser excepcionalmente lisas e limpas.

Pesquisas comparando a integração GaN/Diamante direta e assistida por intercamadas mostram por que a resistência total da interface - e não simplesmente a existência de uma camada de ligação - deve ser avaliada.

4. Crescimento de diamantes em GaN

Outra estratégia é remover o substrato original e fazer crescer o diamante relativamente próximo da camada do dispositivo GaN.

Um fluxo simplificado pode incluir:

Crescimento da epitaxia GaN
↓
Ligação temporária de portadora
↓
Remoção do substrato original
↓
Preparação traseira de GaN
↓
Nucleação/formação intercamada
↓
Crescimento de diamantes CVD

Isso pode colocar o diamante muito próximo do dispositivo ativo.

No entanto, as condições de CVD do diamante podem ser agressivas.

A superfície GaN deve ser protegida de:

• Danos de plasma
• Exposição ao hidrogênio
• Alta temperatura
• Estresse mecânico

Uma nucleação apropriada ou uma camada dielétrica pode, portanto, ser necessária.

O desafio é que esta camada protetora pode aumentar a resistência do limite térmico.

A compensação da camada de ligação

Uma camada de ligação ideal deve fornecer:

• Adesão forte
• Baixa resistência térmica
• Baixa perda de RF
• Espessura mínima
• Alta estabilidade térmica
• Baixo estresse mecânico

Infelizmente, esses requisitos podem entrar em conflito.

Uma camada de ligação mais espessa pode melhorar a confiabilidade mecânica, mas aumentar a resistência térmica.

Uma camada mais fina pode melhorar o fluxo de calor, mas exige uma preparação de superfície muito melhor.

Os possíveis materiais intercalares incluem:

• Silício
• AlN
• Pecado
• SiO₂
• Outras camadas dielétricas ou amorfas

O interlayer, portanto, precisa ser otimizado como parte da arquitetura completa do dispositivo.

Espessura do diamante: mais grosso é sempre melhor?

Não necessariamente.

O aumento da espessura do diamante pode melhorar a propagação lateral do calor, especialmente quando a fonte de calor é altamente localizada.

Contudo, a melhoria térmica não aumenta indefinidamente com a espessura.

Uma vez que a camada de diamante seja suficientemente espessa para espalhar o calor de forma eficaz, outras resistências térmicas podem dominar.

Isso pode incluir:

• Resistência da camada GaN
• GaN/Diamante TBR
• Morrer anexar
• Pacote
• Material de interface térmica
• Dissipador de calor

Isto significa que duplicar a espessura do diamante não reduz necessariamente pela metade a temperatura da junção do dispositivo.

Camadas Finas de Diamante

O diamante fino pode oferecer:

• Menor tempo de fabricação
• Menor custo de material
• Integração mais fácil
• Menor estresse mecânico

Mas se o filme for muito fino, a propagação lateral do calor pode ser limitada.

Camadas grossas de diamante

O diamante mais espesso pode fornecer:

• Melhor distribuição de calor
• Maior suporte mecânico
• Melhor manuseio após a remoção do substrato

Mas as desvantagens podem incluir:

• Maior custo de crescimento de DCV
• Maior tempo de processamento
• Aumento do estresse
• Processamento de wafer mais difícil

A espessura ideal deve, portanto, ser calculada com base na densidade do fluxo de calor do dispositivo e na arquitetura térmica total do pacote.

Não existe uma “melhor espessura de diamante” universal para cada dispositivo GaN RF.

A qualidade do diamante também é importante

Nem todos os filmes de diamante oferecem o mesmo desempenho térmico.

A condutividade térmica depende de fatores como:

• Tamanho do grão
• Limites de grãos
• Defeitos
• Impurezas
• Espessura do filme
• Método de crescimento
• Qualidade de cristal

O diamante monocristalino geralmente oferece condutividade térmica extremamente alta.

O diamante CVD policristalino também pode fornecer excelente difusão de calor, mas sua condutividade térmica efetiva depende fortemente da microestrutura.

Regiões nanocristalinas próximas à interface de nucleação podem exibir menor condutividade térmica do que materiais de grãos maiores mais distantes da interface.

Por esse motivo, simplesmente especificar “diamante CVD” não é suficiente para um projeto de RF de alto desempenho.

GaN-em-Diamante vs GaN-em-SiC

GaN-on-SiC continua sendo uma das plataformas mais importantes para dispositivos de RF de alta potência.

SiC fornece:

• Boa condutividade térmica
• Epitaxia GaN estabelecida
• Alta estabilidade mecânica
• Experiência madura em fabricação de RF

GaN-on-Diamond visa impulsionar ainda mais o desempenho térmico.

A principal vantagem potencial é a propagação mais forte do calor perto do canal GaN.

No entanto, GaN-on-Diamond introduz complexidade adicional de integração.

GaN-em-SiC

Vantagens:

• Tecnologia madura
• Cadeia de fornecimento de wafer estabelecida
• Processamento comprovado de dispositivos RF
• Bom desempenho térmico

Desafios:

• Condutividade térmica inferior à do diamante de alta qualidade
• A temperatura da junção ainda pode limitar a densidade extrema de potência

GaN-em-Diamante

Vantagens:

• Potencial excepcional de propagação de calor
• Temperatura mais baixa do dispositivo em alto fluxo de calor
• Potencial para aumento da densidade de potência de RF
• Particularmente atraente para resfriamento próximo a junções

Desafios:

• Complexidade de ligação
• Controle de TBR
• Custo de processamento de diamante
• Integração em escala de wafer
• Estresse térmico
• Colheita

Portanto, o GaN-on-Diamond não deve ser visto simplesmente como um substituto direto para todos os dispositivos GaN-on-SiC.

É provável que o seu valor mais forte apareça onde as limitações térmicas justificam a complexidade adicional de integração.

Por que a temperatura da junção é importante

A redução da temperatura da junção pode influenciar diversas características do dispositivo.

Os benefícios potenciais incluem:

• Maior potência de saída de RF
• Melhor eficiência de adição de energia
• Degradação de desempenho reduzida
• Confiabilidade aprimorada
• Maior densidade de potência permitida

O autoaquecimento pode alterar o transporte de elétrons e o comportamento elétrico dentro do GaN HEMT.

À medida que a temperatura do canal aumenta, o desempenho do dispositivo pode deteriorar-se mesmo antes de ocorrer uma falha catastrófica.

Uma revisão de 2026 de HEMTs GaN com cobertura de diamante destaca o autoaquecimento como uma grande limitação na operação de RF de alta potência e identifica a integração de diamante como uma solução térmica promissora de quase junção.

Resfriamento de diamante na parte superior

GaN-on-Diamond nem sempre requer a substituição do substrato original.

Outra estratégia emergente é depositar diamantes acima do GaN HEMT.

A estrutura pode ser semelhante a:

Distribuidor de calor de diamante
↓
Camada dielétrica/interfacial
↓
Barreira de AlGaN
↓
Canal GaN
↓
Substrato original

Isso permite que o calor escape de ambos os lados do dispositivo.

A pesquisa sobre a integração do diamante na parte superior mostrou que a própria camada dielétrica contribui significativamente para a resistência total do limite térmico.

Um estudo de 2025 usando um dissipador de calor de diamante policristalino em AlGaN/GaN-on-SiC avaliou, portanto, a influência combinada da interface e da barreira de AlGaN, em vez de considerar apenas a condutividade do diamante.

Futuros dispositivos GaN RF de alta potência poderiam usar ambos:

• Resfriamento de substrato de diamante
• Dispersão de calor de diamante na parte superior

Isso cria uma arquitetura de gerenciamento térmico mais tridimensional.

Desafios de fabricação em escala de wafer

Mover GaN-on-Diamond de pequenas amostras de pesquisa para wafers comerciais apresenta dificuldades adicionais.

Planicidade da superfície

A colagem requer um nivelamento muito bom do wafer.

As diferenças locais de altura da superfície podem produzir:

• Vazios
• Colagem fraca
• Espessura de interface não uniforme

Rugosidade Superficial

Rugosidade subnanométrica pode ser necessária para algumas abordagens de ligação avançadas.

O estudo de reconstrução de superfície de 2026 reduziu a rugosidade RMS do diamante abaixo de 0,5 nm antes da ligação à temperatura ambiente.

Partículas

Uma única partícula pode impedir o contato local e criar um vazio de ligação.

O controle de partículas torna-se, portanto, cada vez mais difícil à medida que o diâmetro do wafer aumenta.

Arco de wafer

GaN, materiais de ligação e diamante possuem diferentes propriedades mecânicas e térmicas.

O estresse residual pode levar a:

• Arco
• Urdidura
• Rachadura
• Delaminação

Rendimento de ligação

Uma boa amostra de laboratório não se traduz automaticamente em produção em escala de wafer.

A fabricação comercial requer uma ligação consistente em quase toda a área utilizável do wafer.

Aplicações típicas de RF GaN-em-Diamante

GaN-on-Diamond é particularmente atraente para aplicações com densidade de potência de RF extremamente alta.

Os exemplos incluem:

Radar

Transmissores de radar de alta potência requerem amplificadores de RF capazes de manter o desempenho sob cargas térmicas severas.

Guerra Eletrônica

Os sistemas de guerra eletrônica geralmente exigem potência de RF de alta saída combinada com tamanho de sistema compacto.

Comunicações por satélite

O gerenciamento térmico é especialmente importante em sistemas espaciais onde as abordagens convencionais de resfriamento são limitadas.

Sistemas de microondas de alta potência

A propagação de calor do diamante pode permitir que dispositivos GaN operem com maior densidade de potência enquanto controlam a temperatura da junção.

Futura infraestrutura 5G e 6G

Os sistemas de RF de frequência mais alta podem se beneficiar do gerenciamento térmico avançado à medida que as dimensões do dispositivo diminuem e o fluxo de calor local aumenta.

O que os compradores devem especificar para um wafer de GaN com diamante?

Uma RFQ útil deve incluir muito mais do que o diâmetro do wafer.

Diâmetro da bolacha

Especificar:

• 2 polegadas
• 3 polegadas
• 4 polegadas
• 6 polegadas
• Tamanho personalizado

A disponibilidade pode depender fortemente do método de integração.

Estrutura GaN

Especifique se o material necessário é:

• Camada GaN
• Estrutura AlGaN/GaN HEMT
• GaN N-polar
• Ga-polar GaN
• Estrutura epi personalizada

Espessura GaN

Fornecer:

• Espessura da camada do dispositivo
• Espessura do buffer
• Espessura total de GaN transferida

Tipo Diamante

Especificar:

• Diamante monocristalino
• Diamante CVD policristalino
• Diamante nanocristalino
• Filme de diamante na transportadora

Espessura do diamante

Especifique a espessura necessária ou o desempenho térmico desejado.

Não selecione a espessura com base apenas na suposição de que um diamante mais grosso é sempre melhor.

Método de colagem

Discuta se a estrutura usa:

• Colagem direta
• Colagem ativada por superfície
• SAB modificado
• Crescimento de diamantes CVD
• Outros métodos de integração heterogênea

Camada Intermediária

Especificar:

• Material
• Grossura
• Resistência térmica máxima permitida

Para aplicações de RF de alta potência, mesmo camadas de interface em escala nanométrica podem influenciar o caminho térmico total.

TBR

Onde o desempenho térmico for crítico, os compradores devem considerar a definição de um TBR alvo.

O método de teste também deve ser especificado.

Os métodos comuns de caracterização térmica incluem:

• TDTR
• TTR
• Termometria Raman
• Técnicas de termorrefletância

Qualidade de Superfície

Especificar:

• Rugosidade RMS
• Requisitos de rascunho
• Requisitos de partículas
• Limites de vazio de ligação

Geometria

Parâmetros importantes incluem:

• TTV
• Arco
• Urdidura
• Tolerância de espessura

Requisitos de RF

Dependendo do projeto, os requisitos também podem incluir:

• Perda de inserção de RF
• Propriedades dielétricas
• Faixa de frequência
• Mobilidade de operadora
• Resistência da folha

Exemplo de estrutura de RFQ

Uma solicitação de desenvolvimento de GaN-on-Diamond pode incluir informações como:

Diâmetro da bolacha: 100 mm

Estrutura GaN: AlGaN/GaN HEMT

Espessura GaN: personalizada

Diamante: diamante CVD

Espessura do diamante: de acordo com o projeto térmico

Método de colagem: colagem direta à temperatura ambiente ou ativada por superfície

Intercamada de ligação: estrutura ultrafina à base de Si ou AlN

Interface: requisito de baixo TBR

Superfície: grau de dispositivo

Geometria: TTV controlado, arco e urdidura

Aplicação: amplificador RF de alta potência

Faixa de frequência: especificada pelo cliente

Fornecer o aplicativo do dispositivo de destino é particularmente útil.

Uma estrutura GaN-on-Diamond para um amplificador de banda X de alta potência pode não usar a mesma estrutura ideal projetada para dispositivos de ondas milimétricas.

A simulação térmica deve vir antes do projeto final do wafer

Como o desempenho do GaN-on-Diamond depende de muitos parâmetros interconectados, a simulação térmica é altamente valiosa antes de congelar a estrutura do material.

Uma simulação realista deve considerar:

• Geometria do portão
• Dimensões da fonte de calor
• Espessura de GaN
• Condutividade térmica GaN
• Interface TBR
• Espessura do diamante
• Condutividade térmica do diamante
• Argumento do dispositivo
• Resistência térmica do pacote
• Temperatura do dissipador de calor

Um erro comum é simular o diamante usando apenas sua condutividade térmica global, assumindo uma interface perfeita.

Isso pode superestimar significativamente o desempenho do resfriamento.

A interface GaN/Diamond deve ser incluída explicitamente.

Direção atual da pesquisa em 2026

A indústria está cada vez mais deixando de ver o gerenciamento térmico apenas como um problema no nível do pacote.

Em junho de 2026, a DARPA descreveu seu programa THREADS como direcionado a materiais, arquiteturas de dispositivos e abordagens de gerenciamento térmico que podem remover o calor de forma mais eficiente da eletrônica de RF e permitir maior produção de energia sem aumentos proporcionais no tamanho e complexidade do sistema.

No nível dos materiais, pesquisas recentes sobre GaN/Diamante estão se concentrando fortemente em:

• TBR inferior
• Ligação heterogênea à temperatura ambiente
• Camadas ultrafinas
• Melhor preparação da superfície do diamante
• Integração N-polar GaN
• Menor perda de RF
• Resfriamento de diamante na parte superior

O relatório de 2026 de aproximadamente 7,7 m²·K/GW TBR usando uma camada de ligação de Si ultrafina é particularmente relevante porque demonstra como a engenharia de superfície e a tecnologia de ligação podem melhorar diretamente o transporte térmico.

Esses desenvolvimentos sugerem que a próxima grande melhoria no desempenho de RF de GaN pode vir não apenas do dimensionamento do transistor ou da epitaxia de GaN de maior qualidade, mas também da engenharia do caminho térmico imediatamente abaixo e acima do canal ativo.

Conclusão

Os wafers GaN-on-Diamond oferecem uma das plataformas de materiais mais promissoras para superar as limitações térmicas dos dispositivos RF GaN de alta potência.

O diamante fornece condutividade térmica excepcional, mas a condutividade térmica do diamante por si só não determina o desempenho de resfriamento do dispositivo.

Para uma estrutura prática de GaN-sobre-Diamante, os engenheiros devem considerar o caminho térmico completo:

Canal GaN
→ Camada GaN
→ interface de ligação
→ diamante
→ pacote
→ dissipador de calor

Entre esses elementos, a resistência ao limite térmico GaN-diamante é especialmente importante.

Uma interface mal projetada pode impedir que o dispositivo aproveite ao máximo a condutividade térmica do diamante.

A espessura do diamante também deve ser otimizada e não simplesmente maximizada. Uma vez que o diamante forneça distribuição de calor suficiente, a resistência da interface e o empacotamento podem se tornar as limitações térmicas dominantes.

Para projetos de RF de alta potência, as especificações mais importantes de GaN-on-Diamond incluem:

• Estrutura epi GaN
• Tipo diamante
• Espessura do diamante
• Método de ligação
• Material e espessura da camada intermediária
• Resistência de limite térmico
• Rugosidade superficial
• Vazios de ligação
• TTV, arco e dobra
• Perda de RF
• Densidade de potência do dispositivo alvo

À medida que os dispositivos RF GaN continuam em direção a frequências e densidades de potência mais altas, a integração heterogênea GaN-diamante provavelmente se tornará cada vez mais importante sempre que as abordagens convencionais de resfriamento de substrato e pacote não puderem mais manter uma temperatura de junção aceitável.