Há um problema fundamental no silício que forma a base dos computadores atuais: tem limites físicos na quantidade de potência que consegue gerir. Para as comunicações do futuro — 6G, satélites de baixa órbita, radares de alta potência — o silício já não chega. A alternativa mais promissora chama-se nitreto de gálio (GaN), um material capaz de operar a velocidades e níveis de energia muito superiores. Mas o GaN tem um calcanhar de Aquiles: o calor.
À medida que se comprimem mais transístores de GaN em áreas cada vez mais pequenas, surgem pontos de sobreaquecimento localizados que degradam a fiabilidade e limitam o desempenho. A equipa do MIT liderada pelo estudante de doutoramento Pradyot Yadav encontrou uma solução que parece saída de um laboratório de ficção científica: **incorporar os transístores de GaN numa camada ultrafina de diamante monocristalino** cultivado em laboratório.
A equipa do MIT incorporou transístores GaN (dielets) num interposer ultrafino de diamante monocristalino. O diamante atua como dissipador de calor, normalizando a temperatura entre os diferentes materiais do chip.
O diamante tem a **condutividade térmica mais elevada de qualquer material conhecido**. Ao embeder os transístores GaN (dielets) num interposer de diamante, o calor é distribuído uniformemente, permitindo que os componentes operem perto do seu pico de desempenho sem perda de fiabilidade. «Ao colocar estes transístores GaN num interposer de diamante, conseguimos melhorar o desempenho do dispositivo, em vez de o degradar. Temos o melhor de dois mundos», explica Yadav.
Um processo de fabrico minucioso
O processo de fabrico é uma coreografia de precisão. Começa com um **laser de femtossegundos** que corta dielets de GaN a partir de uma wafer e perfura cavidades exatas no substrato de diamante. Uma película de fixação térmica de apenas **20 micrómetros** é colocada no fundo de cada cavidade, e o dielet é depositado. Pressão e calor moldam o conjunto. Depois, camadas dielétricas e metálicas são empilhadas por cima para criar o circuito completo.
6G, satélites e muito mais
O trabalho foi apresentado no **Radio Frequency Integrated Circuits Symposium**, integrado no **IEEE International Microwave Symposium (IMS 2026)** em Boston, e o paper — «A 4 W Heterogeneous Power Amplifier with GaN-on-Si Dielets in Single-Crystal Diamond Interposer for 6G FR3 Applications» — está disponível publicamente. As aplicações vão muito além do 6G: radares de alta potência, comunicações espaciais, drones industriais e conversão de energia em centros de dados.
A investigação foi financiada pelo **Department of Defense norte-americano**, pela **Air Force Office of Scientific Research**, pelo **MIT Institute for Soldier Nanotechnologies** e pela **Qualcomm**. Co-autores incluem os professores Tomás Palacios e Ruonan Han do MIT, além de investigadores da Georgia Tech e da Penn State University.
«Quando comecei o meu doutoramento, perguntávamo-nos se isto era sequer possível. Parecia ficção científica. Agora mostrámos sistemas que superam tudo o que existe no mercado. Os sistemas 3D heterogéneos com GaN vão estar na vanguarda de tantas aplicações futuras. É gratificante saber que contribuímos um pouco para esse espaço.»
— Pradyot Yadav, MIT EECS, autor principal do estudo
Portugal é líder europeu em investigação 6G através do Instituto de Telecomunicações (IT-Aveiro, IT-Lisboa) e do programa 6G Portugal — esta tecnologia de dissipação térmica com diamante pode ser integrada nos amplificadores nacionais.
Para os leitores Portugueses, esta tecnologia tem relevância direta. O **Instituto de Telecomunicações (IT)**, com pólos em Aveiro, Lisboa, Coimbra e Porto, é uma referência nacional em investigação de comunicações móveis, incluindo 5G/6G, com projetos financiados pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT). A **Atlantic Constellation**, a constelação de satélites de observação da Terra liderada por Portugal e Espanha com a Agência Espacial Europeia (ESA), utiliza amplificadores de potência em banda Ka e X nos seus terminais — a tecnologia de dissipação térmica com diamante do MIT pode melhorar a eficiência destes componentes em futuras gerações. O INESC MN (Lisboa) é uma referência em micro e nanofabricação de semicondutores, enquanto o INESC TEC (Porto, Braga) tem laboratórios de eletrónica de potência — ambos com capacidade para integrar avanços em dissipação térmica de dispositivos de potência.
Yadav espera que outros investigadores construam sobre estes avanços. «O único desafio que faltava era a fiabilidade e a gestão térmica, e podemos ter desbloqueado o passo final para que estes sistemas operem à escala e em alto volume», conclui.
Feito por humanos — Portugal Binário
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