¿Qué es un cargador de GaN y por qué querrá uno?

2020-10-12
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Los cargadores de nitruro de galio (GaN) estaban en todas partes CES 2020. Esta moderna alternativa al silicio significa que están en camino cargadores y bloques de energía más pequeños y eficientes. Así es como funciona.

Las ventajas de un cargador de nitruro de galio

Los cargadores de GaN son físicamente más pequeños que los cargadores actuales. Esto se debe a que los cargadores de nitruro de galio no requieren tantos componentes como los cargadores de silicio. El material puede conducir voltajes mucho más altos a lo largo del tiempo que el silicio.

Los cargadores de GaN no solo son más eficientes en la transferencia de corriente, sino que esto también significa que se pierde menos energía en calor. Entonces, más energía se destina a todo lo que intentas cargar. Cuando los componentes son más eficientes para pasar energía a sus dispositivos, generalmente necesita menos.

Como resultado, los cargadores y los bloques de alimentación de GaN serán notablemente más pequeños cuando la tecnología se generalice. También hay otros beneficios, como una frecuencia de conmutación más alta que permite una transferencia de energía inalámbrica más rápida y mayores "espacios de aire" entre el cargador y el dispositivo.

En la actualidad, los semiconductores de GaN generalmente cuestan más que los de silicio. Sin embargo, debido a la mejora de la eficiencia, existe una menor dependencia de materiales adicionales, como disipadores de calor, filtros y elementos de circuito. Un fabricante estima ahorros de costos del 10 al 20 por ciento en esta área. Esto podría mejorar aún más una vez que se active el beneficio económico de la producción a gran escala.

Incluso podría ahorrar un poco de dinero en su factura de energía, ya que los cargadores más eficientes significan menos energía desperdiciada. Sin embargo, no espere ver un gran cambio con dispositivos de bajo consumo de energía, como computadoras portátiles y teléfonos inteligentes.

¿Qué es el nitruro de galio?

El nitruro de galio es un material semiconductor que saltó a la fama en la década de 1990 mediante la fabricación de LED. Se utilizó GaN para crear los primeros LED blancos, láseres azules y pantallas LED a todo color que se podían ver a la luz del día. En los reproductores de DVD Blu-ray, GaN produce la luz azul que lee los datos del DVD.

Parece que GaN pronto reemplazará al silicio en muchas áreas. Los fabricantes de silicio han trabajado incansablemente durante décadas para mejorar los transistores basados en silicio. De acuerdo a Ley de Moore (llamado así por el cofundador de Fairchild Semiconductor y, más tarde, el director ejecutivo de Intel, Gordon Moore), la cantidad de transistores en un circuito de silicio integrado se duplica aproximadamente cada dos años.

This observation was made in 1965, and it largely rang true for the last 50 years. In 2010, though, semiconductor advancement slowed below this pace for the first time. Many analysts (and Moore himself) predict Ley de Moore will be obsolete by 2025.

La producción de transistores de GaN aumentó en 2006. Los procesos de fabricación mejorados significan que los transistores de GaN se pueden fabricar en las mismas instalaciones que los del tipo de silicio. Esto mantiene los costos bajos y alienta a más fabricantes de silicio a usar GaN para producir transistores.

¿Por qué el nitruro de galio es superior al silicio?

Los beneficios de GaN en comparación con el silicio se reducen a la eficiencia energética. Como GaN Systems, un fabricante que se especializa en nitruro de galio, explicado:

“Todos los materiales semiconductores tienen lo que se llama bandgap. Este es un rango de energía en un sólido donde no pueden existir electrones. En pocas palabras, una banda prohibida está relacionada con qué tan bien un material sólido puede conducir la electricidad. El nitruro de galio tiene un intervalo de banda de 3,4 eV, en comparación con el intervalo de banda de 1,12 eV del silicio. La banda prohibida más amplia del nitruro de galio significa que puede soportar voltajes más altos y temperaturas más altas que el silicio ".

Efficient Power Conversion Corporation, otro fabricante de GaN, fijado que GaN es capaz de conducir electrones 1.000 veces más eficientemente que el silicio, y con menores costos de fabricación, para empezar.

Una mayor eficiencia de banda prohibida significa que la corriente puede pasar a través de un chip de GaN más rápido que uno de silicio. Esto podría resultar en capacidades de procesamiento más rápidas en el futuro. En pocas palabras, los chips hechos de GaN serán más rápidos, más pequeños, más eficientes energéticamente y (eventualmente) más baratos que los hechos de silicio.

Los cargadores del futuro

Probablemente no verá muchos cargadores de GaN en la naturaleza hasta que los grandes fabricantes de hardware, como Apple y Samsung, comiencen a incluirlos en sus nuevas computadoras y teléfonos inteligentes.

Piénselo: ¿cuándo fue la última vez que compró un cargador? ¿Cuántos de los cargadores conectados a su casa u oficina vinieron con una compra anterior?

Si decide comenzar a disfrutar de los beneficios de carga de GaN ahora, puede hacerlo sin pagar la prima normalmente asociada con la tecnología de vanguardia.