На виставці CES 2020 особливу увагу привернули зарядні пристрої на основі нітриду галію (GaN). Ця інноваційна альтернатива кремнієвій технології дозволяє створювати компактніші та ефективніші зарядні пристрої та блоки живлення. Давайте розглянемо, як саме це працює.
Переваги зарядних пристроїв на основі нітриду галію
Зарядні пристрої GaN вирізняються меншими розмірами порівняно зі стандартними зарядними пристроями. Це пояснюється тим, що пристрої на основі нітриду галію не потребують такої кількості компонентів, як їхні кремнієві аналоги. Матеріал GaN має здатність витримувати значно вищі напруги протягом тривалого часу, ніж кремній.
Зарядні пристрої GaN є більш ефективними в процесі передачі струму, що також означає зменшення втрат енергії у вигляді тепла. Більше енергії направляється безпосередньо на зарядку вашого пристрою. Коли компоненти ефективніше передають енергію, зазвичай їх потрібно менше.
Ось 3 причини, чому варто розглянути настінний зарядний пристрій RAVPower 61 Вт PD 3.0 GaN!
1. Він на 50% менший, ніж звичайний зарядний пристрій MacBook на 61 Вт.
2. Заряджає у 2,5 рази швидше, ніж стандартний вихід 1 А.
3. Може живити будь-які ваші пристрої USB-C, від смартфонів до ноутбуків!
Посилання на товар Зображення
— RAVPower (@RAVPower) 9 січня 2020 року
Отже, блоки живлення та зарядні пристрої GaN стануть значно компактнішими, як тільки ця технологія буде більш поширеною. Серед інших переваг можна відзначити вищу частоту перемикання, що забезпечує швидшу бездротову передачу енергії, а також більші повітряні проміжки між зарядним пристроєм та пристроєм.
Наразі напівпровідники GaN, як правило, коштують дорожче, ніж кремнієві. Однак завдяки підвищеній ефективності зменшується залежність від допоміжних матеріалів, таких як радіатори, фільтри та компоненти схем. Один з виробників оцінює, що економія коштів у цій сфері становить від 10 до 20 відсотків. З початком масового виробництва цей показник може ще покращитися.
Ви навіть можете трохи заощадити на рахунках за електроенергію, оскільки ефективніші зарядні пристрої означають менші втрати енергії. Однак не варто очікувати значних змін відносно малопотужних пристроїв, таких як ноутбуки чи смартфони.
Що являє собою нітрид галію?
Нітрид галію – це напівпровідниковий матеріал, який став популярним у 1990-х роках завдяки використанню у виробництві світлодіодів. GaN застосовувався для створення перших білих світлодіодів, синіх лазерів та повнокольорових світлодіодних дисплеїв, які можна було розрізнити при денному світлі. У програвачах Blu-ray DVD GaN генерує синє світло для зчитування даних з диску.
Схоже, що в найближчому майбутньому GaN замінить кремній у багатьох сферах. Виробники кремнію протягом десятиліть працювали над удосконаленням кремнієвих транзисторів. Згідно з законом Мура, названим на честь співзасновника Fairchild Semiconductor та пізніше генерального директора Intel Гордона Мура, кількість транзисторів на інтегральній кремнієвій схемі подвоюється приблизно кожні два роки.
Це спостереження було зроблено в 1965 році, і воно в основному залишалося вірним протягом останніх 50 років. Проте у 2010 році прогрес у розвитку напівпровідників вперше сповільнився, відхилившись від цього темпу. Багато аналітиків (включно з самим Муром) прогнозують, що закон Мура втратить свою актуальність до 2025 року.
Виробництво GaN-транзисторів почало зростати з 2006 року. Завдяки покращенню технологічних процесів, GaN-транзистори тепер можна виробляти на тих же потужностях, що й кремнієві. Це дозволяє зменшити витрати та спонукає більше виробників кремнію переходити на GaN для виготовлення транзисторів.
Чому нітрид галію має переваги над кремнієм?
Переваги GaN над кремнієм зводяться до енергоефективності. Як пояснює GaN Systems, виробник, що спеціалізується на нітриді галію:
«Усі напівпровідникові матеріали мають так звану заборонену зону. Це діапазон енергії у твердому тілі, де електрони не можуть існувати. Простіше кажучи, заборонена зона визначає здатність твердого матеріалу проводити електричний струм. У нітриду галію заборонена зона становить 3,4 еВ, тоді як у кремнію – 1,12 еВ. Ширша заборонена зона нітриду галію означає, що він може витримувати вищі напруги та температури порівняно з кремнієм».
Efficient Power Conversion Corporation, ще один виробник GaN, зазначає, що GaN здатний проводити електрони у 1000 разів ефективніше, ніж кремній, і при цьому виробництво обходиться дешевше.
Вища ефективність забороненої зони означає, що струм може проходити через GaN-чіп швидше, ніж через кремнієвий. Це може призвести до пришвидшення обробки даних у майбутньому. Простіше кажучи, мікросхеми, виготовлені з GaN, будуть швидшими, меншими, енергоефективнішими і (згодом) дешевшими, ніж їхні кремнієві аналоги.
Де сьогодні можна придбати зарядний пристрій GaN?
Хоча вони ще не набули широкого розповсюдження, ви можете придбати зарядні пристрої, які використовують технологію GaN, у таких компаній, як Anker та RAVPower. Це зарядні пристрої USB-C, що здатні забезпечувати живлення через USB-C для сучасних ноутбуків.
Anker PowerPort Atom PD1 є 30-ватним зарядним пристроєм із функцією швидкого заряджання. Він розроблений для телефонів, планшетів, ноутбуків тощо. Ви помітите, що він приблизно на 40% менший, ніж зарядний пристрій, що не використовує технологію GaN. Anker також виробляє 60-ватний PowerPort Atom PD2, який має два порти USB-C, що дозволяє одночасно заряджати кілька пристроїв, та чотирипортовий PowerPort Atom III Slim.
RAVPower має схожу лінійку продуктів. Їхній PD Pioneer 30W забезпечує помірну пропускну здатність завдяки одному порту USB-C. Більш потужний PD Pioneer 61W обробляє більшу потужність, але також оснащений лише одним портом USB-C. Якщо ви хочете використовувати один із цих зарядних пристроїв, ваш ноутбук має підтримувати подачу живлення через USB-C.
Інші зарядні пристрої GaN, наприклад ті, що були представлені Aukey на CES 2020, стануть доступними трохи пізніше цього року. Однак найближчим часом очікується поява багатьох інших варіантів на ринку.
Мабуть, найцікавішим зарядним пристроєм GaN на горизонті є HyperJuice від Sanho. Цей проект був успішно профінансований на Kickstarter (зібравши понад 2 мільйони доларів), і компанія Sanho планує до лютого 2020 року випустити перший (і найменший) у світі зарядний пристрій USB-C на 100 Вт. Він призначений для живлення вимогливих ноутбуків, таких як MacBook Pro.
Приємно відзначити, що жоден із цих зарядних пристроїв не є особливо дорогим. 61-ватний RAVPower продається приблизно за 40 доларів, а Sanho оголосила про ціну від 50 до 100 доларів за роздрібну версію свого 100-ватного зарядного пристрою. Для порівняння, абсолютно новий адаптер живлення Apple 96 Вт USB-C коштує 79 доларів і є значно більшим і важчим за HyperJuice, який має розмір кредитної картки.
Зарядні пристрої майбутнього
Можливо, ви ще нечасто зустрінете зарядні пристрої GaN у повсякденному житті, доки великі виробники техніки, такі як Apple та Samsung, не почнуть включати їх у комплектацію своїх нових комп’ютерів та смартфонів.
Замисліться, коли востаннє ви купували зарядний пристрій? Скільки зарядних пристроїв, підключених у вашому домі чи офісі, були придбані у минулому?
Якщо ви все ж вирішите скористатися перевагами зарядки GaN вже зараз, ви можете зробити це, не переплачуючи за передову технологію, як це зазвичай буває.