वह बसंत की एक सुहानी सुबह थी—23 मार्च, 2023। दिल्ली में हरे-भरे पेड़ों से घिरे एक साधारण इमारत परिसर के अंदर, जयकार की गूंज तेज आवाज में गूंज उठी। सैन्य वैज्ञानिकों का एक समूह उस पल का जश्न मना रहा था जिसके लिए उन्होंने लंबे समय से काम किया था।
दुनिया के बाकी हिस्सों से अनजान, भारतीय सैन्य वैज्ञानिकों ने, दिल्ली और हैदराबाद से मिलकर काम करते हुए, एक बड़ी सफलता हासिल की थी। उन्होंने गैलियम नाइट्राइड (GaN) मोनोलिथिक माइक्रोवेव इंटीग्रेटेड सर्किट (MMICs) बनाने के लिए कोड को क्रैक किया था।
निर्णायक मोड़: एक राफेल लड़ाकू विमान; भारत ने सौदे के हिस्से के रूप में GaN प्रौद्योगिकी की मांग की, लेकिन इनकार कर दिया गया। जवाब में, डीआरडीओ ने प्रौद्योगिकी का विकास शुरू किया | संजय अहलावत
इसका मतलब था कि भारत अब इन उच्च-मूल्य, अत्याधुनिक चिप्स के लिए विदेशी शक्तियों पर निर्भर नहीं था। इसके बजाय, यह छह देशों-अमेरिका, फ्रांस, रूस, जर्मनी, दक्षिण कोरिया और चीन के एक चुनिंदा समूह में टूट गया।
जश्न का नजारा था डीआरडीओ की सॉलिड स्टेट फिजिक्स लैबोरेटरी. एसएसपीएल, जिसमें 1,300 वर्गमीटर का साफ-सुथरा कमरा (नियंत्रित वातावरण, दूषित पदार्थों से मुक्त) है, को संवेदनशील वैज्ञानिक कार्यों के लिए डिजाइन किया गया था। उत्साहवर्धक वैज्ञानिक – स्टरलाइज़्ड चौग़ा और टोपी में – एक विज्ञान-फाई फिल्म के पात्रों से मिलते जुलते थे। अति-परिष्कृत, भविष्य-दिखने वाले यंत्र और उपकरण इस क्षण के मूक गवाह हैं।
एमएमआईसी-जिसे यौगिक अर्धचालक भी कहा जाता है, क्योंकि वे एक से अधिक तत्वों को जोड़ते हैं-मुख्य रूप से विशेष अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं। वे सिलिकॉन की तुलना में बेहतर प्रदर्शन, उच्च दक्षता और तेज़ स्विचिंग गति सक्षम करते हैं। कंपाउंड चिप्स अत्यधिक रासायनिक जड़ता और उच्च तापमान या वोल्टेज पर स्थिरता के कारण अत्यधिक कम संचरण हानि के साथ चरम वातावरण के लिए आदर्श होते हैं।
GaN चिप्स के अलावा, गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) यौगिक चिप्स का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। जबकि दोनों उच्च-आवृत्ति डेटा ट्रांसमिशन के लिए सिलिकॉन से बेहतर हैं, वे अलग-अलग बिजली आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। GaAs चिप्स – कम से मध्यम बिजली की जरूरतों और माइक्रोवेव अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त – लागत प्रभावी हैं (आमतौर पर मोबाइल फोन और उपग्रहों में उपयोग किए जाते हैं)। GaN चिप्स, अपनी बेहतर इलेक्ट्रॉन गतिशीलता के साथ, उच्च-शक्ति और उच्च तापमान उपयोग के लिए आदर्श हैं – वे 1,000 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर काम कर सकते हैं।
30 वॉट प्रदान करने वाली एक GaN चिप सिर्फ 3.5 मिमी x 3 मिमी है और सिलिकॉन चिप की तुलना में 300 गुना तेजी से बिजली स्विच कर सकती है। इसे बड़े पैमाने पर सैन्य प्लेटफार्मों-उन्नत सैन्य ड्रोन, मिसाइल, रडार, लड़ाकू विमान और नौसैनिक प्लेटफार्मों में तैनात किया गया है। कंपाउंड चिप्स का सबसे महत्वपूर्ण उपयोग सेंसर में होता है जो गति, गर्मी, ध्वनि, प्रकाश और दबाव में परिवर्तन का विश्लेषण करता है, और भौतिक मापदंडों को संकेतों में परिवर्तित करता है। इन संकेतों का उपयोग गतिज क्रिया को ट्रिगर करने के साथ-साथ स्थितियों की निगरानी और मापने के लिए किया जाता है।
जैसे-जैसे युद्ध में प्रतिमान बदलाव आ रहा है – मानवयुक्त से मानवरहित प्लेटफार्मों तक, और आश्रित प्रणालियों से स्वायत्त प्रणालियों तक जो तुरंत निर्णय लेने में सक्षम हैं – सेंसर की भूमिका केंद्रीय हो जाती है। कृत्रिम बुद्धिमत्ता और क्वांटम प्रौद्योगिकियों के माध्यम से उभरती एक और तकनीकी क्रांति के साथ, यौगिक चिप्स का महत्व और भी अधिक बढ़ने वाला है।
विशिष्ट उपयोगों में सटीक नेविगेशन, इलेक्ट्रॉनिक युद्ध, रेंज फाइंडिंग, रात्रि दृष्टि और निगरानी, छलावरण का पता लगाना, लक्ष्य ट्रैकिंग, मिसाइल मार्गदर्शन और कोहरे, धुंध और बादलों के माध्यम से इमेजिंग शामिल हैं – क्षमताएं जो आधुनिक युद्ध में आवश्यक हैं।
जबकि भारतीय वैज्ञानिकों ने 1990 के दशक में GaAs सेमीकंडक्टर तकनीक विकसित की थी, GaN चिप्स 2023 में गुरुवार की सुबह तक मायावी बने रहे।
डीआरडीओ की महानिदेशक (माइक्रो इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस और कम्प्यूटेशनल सिस्टम और साइबर सुरक्षा) सुमा वरुघीस ने द वीक को बताया कि कंपाउंड सेमीकंडक्टर चिप्स, विशेष रूप से GaN पर आधारित चिप्स तक पहुंच में कोई देरी या इनकार, भारत के कई महत्वाकांक्षी रक्षा कार्यक्रमों को ठप कर सकता है।
23 मार्च से कुछ हफ्ते पहले, हैदराबाद में गैलियम आर्सेनाइड इनेबलिंग टेक्नोलॉजी सेंटर (GAETEC) में निर्मित GaN MMICs ने सभी कार्यक्षमता परीक्षणों को सफलतापूर्वक पास कर लिया। GAETEC को उच्च गति और उच्च शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए GaAs प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने का भी दायित्व सौंपा गया है।
जबकि SSPL उन्नत सामग्री और प्रौद्योगिकी विकसित करता है, GAETEC MMIC और घटकों के उत्पादन के लिए SSPL के काम का उपयोग करता है। डीआरडीओ और भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन अगली पीढ़ी के सिस्टम में इनका उपयोग करते हैं।
एसएसपीएल की निदेशक मीना मिश्रा ने कहा कि इस सफलता की खबर से पूरी एसएसपीएल/जीएईटीईसी टीम में खुशी की लहर दौड़ गई। 35 वर्षों से एसएसपीएल के साथ जुड़े मिश्रा ने कहा, “उस बिंदु तक पहुंचने के लिए एक लंबी प्रौद्योगिकी विकास प्रक्रिया शामिल थी।” “टीमों ने इसे साकार करने के लिए दिन-रात काम किया है। निर्माण और परीक्षण के एक चक्र में लगभग 80 दिन लगते हैं और इसमें सैकड़ों प्रक्रियाएं शामिल होती हैं; प्रत्येक को उसके बेहतरीन विवरण के साथ क्रियान्वित करना होता है। सभी प्रक्रियाओं का अनुकूलन पूरा हो जाने के बाद अंतिम रन किया जाता है।” आम आदमी की भाषा में, उन्होंने कहा, आटा अब तैयार है; भारत इसका इस्तेमाल अपनी पसंद की कोई भी रोटी बनाने में कर सकता है.
इसमें कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि कंपाउंड चिप उत्पादन को स्वदेशी बनाने की पहल पूर्व राष्ट्रपति एपीजे अब्दुल कलाम ने की थी। मिश्रा ने कहा, “डॉ कलाम ने स्वदेशी यौगिक अर्धचालक बनाने की नींव रखी।” “अगली पीढ़ी की GaN तकनीक पर आगे बढ़ने से पहले हमने इसरो को सफलतापूर्वक आपूर्ति की।”
GaN के संबंध में निर्णायक धक्का विदेशी संस्थाओं द्वारा प्रौद्योगिकी साझा करने से इनकार करने के बाद आया। विशेष रूप से, 59,000 करोड़ रुपये के सौदे के तहत फ्रांस के डसॉल्ट एविएशन से 36 राफेल मल्टीरोल लड़ाकू विमानों की खरीद के लिए बातचीत के दौरान।
मिश्रा ने कहा, “2016 में, 36 विमानों के ऑर्डर पर एक अंतर-सरकारी समझौते के रूप में हस्ताक्षर किए गए थे, जिसमें 50 प्रतिशत ऑफसेट क्लॉज अनिवार्य था।” इस धारा के तहत, फ्रांसीसी कंपनियों को अनुबंध मूल्य का 50 प्रतिशत – लगभग 30,000 करोड़ रुपये – प्रौद्योगिकी हस्तांतरण, व्यावसायिक अवसरों और अनुसंधान एवं विकास के माध्यम से भारत में पुनर्निवेश करने की आवश्यकता थी। मिश्रा ने कहा, “भारत ने ऑफसेट क्लॉज के तहत GaN तकनीक प्राप्त करने का प्रस्ताव रखा था, लेकिन तकनीक की रणनीतिक और अत्याधुनिक प्रकृति के कारण इसे गैर-स्टार्टर माना गया।” “सर्किट से इनकार नहीं किया गया था लेकिन तकनीक से इनकार किया गया था।”
जवाब में, DRDO ने GaN तकनीक का विकास शुरू किया। आज तक, SSPL और GAETEC ने 5G, रडार, उपग्रह संचार और इलेक्ट्रॉनिक युद्ध सहित अनुप्रयोगों के लिए आवृत्तियों पर 30 से अधिक चिप्स डिज़ाइन किए हैं।
वरुघीस ने कहा, “विदेशी इनकारों और अंतहीन देरी ने हमें कुछ नया करने के लिए मजबूर किया।” अंतर्राष्ट्रीय शस्त्र यातायात विनियमन सहित सख्त निर्यात नियंत्रण ने कंपाउंड चिप प्रौद्योगिकी तक पहुंच को प्रतिबंधित कर दिया। इससे पहले डीआरडीओ के कार्यक्रमों जैसे एलएसटीएआर (लॉन्ग-रेंज सॉलिड स्टेट एक्टिव फेज़ ऐरे रडार, एयरबोर्न अर्ली वार्निंग एंड कंट्रोल-एईडब्ल्यूएंडसी का अग्रदूत) और एईडब्ल्यूएंडसी को इन्हें प्राप्त करने में गंभीर कठिनाइयों का सामना करना पड़ा था।
वरुघीस ने कहा, नेत्रा एयरबोर्न सर्विलांस प्लेटफॉर्म सिस्टम के विकास के दौरान, आवश्यकता स्वदेशी आविष्कार की जननी बन गई। उन्होंने कहा, “हमने वाणिज्यिक कम-शक्ति वाले GaA चिप्स लिए और मिशन-ग्रेड आउटपुट प्राप्त करने के लिए एक रचनात्मक वास्तुकला का बीड़ा उठाया।” “हमने SSPL में स्वदेशी GaN फाउंड्री प्रयास भी शुरू किए।”
यह भारत के नवप्रवर्तन के गौरवपूर्ण इतिहास की अन्य घटनाओं की प्रतिध्वनि है। जब 1974 में ऑपरेशन स्माइलिंग बुद्धा के बाद प्रतिबंध लगे, तो भारत ने स्वदेशी समाधान अपनाए।
1998 के परमाणु परीक्षण-ऑपरेशन शक्ति-ने भारत की घरेलू तकनीकी क्षमताओं की ख़राब स्थिति को रेखांकित किया। अंतरिक्ष कार्यक्रम अपने लागत-कुशल समाधानों के लिए भी विश्व प्रसिद्ध हो गया है।
हालाँकि, जब GaN तकनीक की बात आती है, तो अभी भी एक समस्या है। विश्वसनीय GaN निर्माण के लिए अल्ट्रा-शुद्ध अग्रदूत गैसों (99.99999 प्रतिशत) और सैकड़ों करोड़ रुपये की लागत वाले रिएक्टरों की आवश्यकता होती है, जिसे भारत अभी भी अमेरिका और यूरोप से आयात करता है। मिश्रा ने कहा, “इसलिए, हम शिक्षा जगत को स्वदेशी स्तर पर काम करने के लिए परियोजनाएं दे रहे हैं।”
वरुघीस ने कहा कि रणनीतिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए विदेशी स्रोतों पर निर्भर रहना अब स्वीकार्य नहीं है। उन्होंने कहा, ”प्रतिबंध रातोरात आ सकता है।” “मिश्रित अर्धचालकों में आत्मनिर्भरता केवल बचत के बारे में नहीं है – यह संप्रभु क्षमता का आधार है और कल की छलांग लगाने वाली प्रौद्योगिकियों के लिए लॉन्चपैड है।”
इसरो के अंतरिक्ष अनुप्रयोग केंद्र (एसएसी), अहमदाबाद के माध्यम से अंतरिक्ष-जनित माइक्रोवेव और रडार प्रौद्योगिकियों में भारत के निरंतर निवेश ने घरेलू यौगिक अर्धचालक पारिस्थितिकी तंत्र को मजबूत किया है।
SSPL- और GAETEC-निर्मित चिप्स भारत के SBS-3 अंतरिक्ष-आधारित निगरानी कार्यक्रम का समर्थन करते हैं, जो सीमा और समुद्री हितों की सुरक्षा करता है। अकेले एक्स-बैंड रडार-मिसाइल रक्षा और अंतरिक्ष निगरानी-पेलोड के लिए 9,000 से अधिक एमएमआईसी की आवश्यकता होती है, जिसमें GAETEC में उत्पादित और स्क्रीनिंग किए गए 6,000 से अधिक शामिल हैं। एक्स-बैंड घटक सख्त अंतर्राष्ट्रीय व्यापार नियंत्रण के अधीन हैं।
इसरो के एक वरिष्ठ अधिकारी ने द वीक को बताया कि GAETEC-निर्मित एमएमआईसी अब इसरो मिशनों के स्पेक्ट्रम में तैनात किए गए हैं – रणनीतिक रडार सिस्टम और इंटरप्लेनेटरी अन्वेषण के लिए बड़े पैमाने पर सामाजिक अनुप्रयोग। अधिकारी ने कहा, “जीएईटीईसी-निर्मित एमएमआईसी का उपयोग तीन आरआईएसएटी-श्रृंखला सी-बैंड रडार इमेजिंग उपग्रहों में किया जाता है, प्रत्येक में 7,000 से अधिक चिप्स का उपयोग किया जाता है, जिनमें से 5,760 GaAs एमएमआईसी जीएईटीईसी-निर्मित थे।” “यह सेमीकंडक्टर आत्मनिर्भरता की दिशा में भारत की यात्रा में एक प्रमुख मील का पत्थर है।”
जीएईटीईसी की मिशन-महत्वपूर्ण एमएमआईसी को बनाने, इकट्ठा करने और स्क्रीन करने की क्षमता ने निर्बाध कार्यक्रम निष्पादन और एक सुरक्षित आपूर्ति श्रृंखला सुनिश्चित की है। इसरो अधिकारी ने कहा कि अंतरिक्ष आधारित संचार, नेविगेशन, अंतरिक्ष विज्ञान और अंतरग्रहीय मिशनों का समर्थन करने वाले जीएईटीईसी के एमएमआईसी अंतरिक्ष और गहरे अंतरिक्ष संचालन के लिए उनकी तकनीकी परिपक्वता और विश्वसनीयता को प्रदर्शित करते हैं।
वैश्विक GaN सेमीकंडक्टर बाजार का मूल्य 2025 में लगभग $3.5-$4.1 बिलियन था और 2030 तक $10-$12 बिलियन तक पहुंचने का अनुमान है – जो कि वर्तमान विनिमय दरों के आधार पर लगभग 1 लाख करोड़ रुपये है।
आईआईटी गुवाहाटी के इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग के एसोसिएट प्रोफेसर अंकुश बैग ने कहा कि जैसे-जैसे अधिक देश स्थानीय आपूर्ति के लिए GaN फाउंड्री स्थापित करेंगे, अन्य देशों पर निर्भरता कम हो जाएगी। उन्होंने कहा, “इससे GaN प्रौद्योगिकी का क्षेत्रीय प्रभुत्व बन सकता है और भू-राजनीति में एक आदर्श बदलाव देखा जा सकता है।” “इसके अलावा, चार्जर और 5जी में तेजी से बढ़ते वाणिज्यिक GaN बाजार से लागत कम होगी और विनिर्माण क्षमताओं में सुधार होगा।”
जैसा कि अधिक भारतीय कंपनियां GaN बाजार में आती हैं, उन्होंने कहा, आकार, वजन, बिजली की खपत और लागत को कम करते हुए प्रदर्शन को अधिकतम करने के अंतिम लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए उच्च स्तर का मोनोलिथिक एकीकरण (एकल चिप पर कई घटक) होगा।
वरुघीस ने कहा, “भारतीय उद्योगों के लिए प्रौद्योगिकी का हस्तांतरण नाममात्र लागत पर डीआरडीओ से उपलब्ध है।” “GaN फाउंड्रीज़ की स्थापना से अर्थव्यवस्था को भी बढ़ावा मिलेगा।”
Source:www.theweek.in
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