Công nghệ radar sử dụng trên hệ thống phòng không Patriot đã trải qua một bước nhảy vọt quan trọng, trong đó có sự dịch chuyển công nghệ cốt lõi giữa hai vật liệu bán dẫn GaAs (Gallium Arsenide) và GaN (Gallium Nitride) trên nền tảng mảng quét điện tử chủ động (AESA). Thay vì dùng một nguồn phát sóng tập trung, radar AESA GaAs phân phối hàng nghìn module T/R nhỏ bằng GaAs trên bề mặt ăng-ten. Mỗi module tự phát và thu tín hiệu độc lập, Khả năng nhảy tần số cực nhanh, chống nhiễu điện tử (ECCM) vượt trội, độ chính xác bám bắt mục tiêu cao và có thể nhận diện các mục tiêu có diện tích phản xạ radar (RCS) nhỏ
Bán dẫn GaN (Gallium Nitride) được coi là vật liệu mang tính cách mạng trong ngành điện tử hiện đại, thay thế dần silicon (Si) truyền thống và gallium arsenide (GaAs) thế hệ cũ nhờ vào cấu trúc vật lý đặc biệt gọi là bán dẫn khoảng cách năng lượng rộng (Wide Bandgap - WBG).• Tốc độ chuyển mạch nhanh: Các electron trong tinh thể GaN có thể di chuyển nhanh hơn gấp hàng chục lần so với silicon. Điều này giúp các thiết bị đóng cắt điện năng (như trong củ sạc hoặc bộ nguồn) hoạt động ở tần số cực cao mà không bị hao phí năng lượng.• Tiết kiệm điện: Nhờ giảm thiểu tổn hao năng lượng dưới dạng nhiệt, hiệu suất chuyển đổi nguồn của các thiết bị sử dụng GaN thường đạt trên 95% - 98%.
- Chịu điện áp cao: GaN có cường độ đánh thủng điện trường cao gấp 10 lần so với Silicon. Điều này cho phép nó xử lý dòng điện có điện áp cực cao mà không bị hỏng hóc hay chập mạch.
• Chịu nhiệt tốt: Thiết bị dựa trên GaN có thể hoạt động ổn định ở nhiệt độ lên tới hơn 300°C (trong khi chip silicon thông thường bắt đầu mất ổn định ở mức trên 100°C). Khả năng này giúp giảm bớt nhu cầu về các hệ thống làm mát hoặc tản nhiệt cồng kềnh.
- Do có hiệu suất cao và ít tỏa nhiệt, các linh kiện hỗ trợ đi kèm (như miếng tản nhiệt, cuộn cảm, tụ điện) có thể thu nhỏ kích cỡ một cách tối đa.
- Ví dụ thực tế rõ ràng nhất là các loại củ sạc nhanh GaN cho điện thoại và laptop hiện nay: Chúng có công suất lớn (65W - 140W) nhưng kích thước chỉ bằng 1/2 hoặc 1/3 so với củ sạc silicon thế hệ cũ.
- Đối với các hệ thống radar AESA (như hệ thống radar LTAMDS mới của Patriot) hoặc các trạm phát sóng 5G/6G, chip GaN cho phép phát ra tín hiệu sóng vô tuyến với công suất mạnh hơn gấp nhiều lần trên cùng một diện tích bề mặt.
- Điều này giúp radar quét xa hơn, nhạy hơn, phát hiện được các mục tiêu siêu nhỏ (như UAV) hoặc mục tiêu siêu nhanh (tên lửa siêu thanh) mà không sợ radar bị quá nhiệt.