Что такое GaN и что он означает для вашей технологии?
Возможно, вы не слышали о нитриде галлия (GaN), но он быстро становится все более важной технологией в области смартфонов. Этот полупроводниковый материал следующего поколения, вероятно, появится в вашем следующем зарядном устройстве для смартфонов, а также в новой городской радиомачте 5G.
Компании, включая GV (ранее Google Ventures), в течение нескольких лет вкладывали деньги в исследования GaN, и эти инвестиции, похоже, приносят дивиденды. Вот все, что вам нужно знать о нитриде галлия и почему вы должны следить за ним.
Что такое нитрид галлия и что он предлагает?
Нитрид галлия – это химическое соединение со свойствами полупроводника, которое исследовали и изучали еще в 1990-х годах. Электронные компоненты, изготовленные с использованием GaN, включают диоды, транзисторы и усилители. Это помещает его в то же семейство, что и кремний, самый популярный полупроводниковый материал, о котором вы, возможно, слышали больше. GaN предлагает ряд преимуществ по сравнению с электроникой на кремниевой основе благодаря более широкой «запрещенной зоне». Ширина запрещенной зоны по существу определяет, насколько легко энергия проходит через материал.
Свойства GaN включают более высокие температурные пределы, высокую мощность обработки и в 1000 раз большую подвижность электронов по сравнению с кремнием. Тем не менее, GaN не совсем подходит в качестве прямой замены кремниевых транзисторов, используемых в процессорах приложений с низким энергопотреблением в современных гаджетах. Вместо этого эффективность GaN наиболее выгодна в ситуациях с более высоким энергопотреблением (где действительно играет роль его ширина запрещенной зоны 3,4 эВ против 1,1 эВ).
GaN – полупроводник, превосходящий кремний, но более дорогой.
GaN выглядит особенно многообещающим в области гаджетов, так это в технологиях радио и питания антенн 5G, а также в аксессуарах для сверхбыстрой зарядки. Главное помнить, что GaN обеспечивает лучшую тепловую и энергетическую эффективность на меньшей площади, чем традиционные кремниевые детали.
Зарядные устройства из нитрида галлия
Владельцы смартфонов все больше знакомы с технологиями очень быстрой зарядки. От 30 до 40 Вт сейчас очень распространено, в то время как некоторые компании даже продвигают зарядку на 60 Вт. Несмотря на то, что эти зарядные устройства большей мощности не были громоздкими, они начали постепенно увеличиваться в размерах, а также рассеивать (расходовать) гораздо больше тепла, чем их предшественники с меньшей мощностью.
Переход на GaN уменьшает размер зарядных устройств, а также обеспечивает более прохладную и безопасную зарядку. Энергия передается от зарядного устройства к устройствам более эффективно, используя материалы из нитрида галлия. Это даже более важно для устройств с большей мощностью. Ноутбуки, например, требуют даже большей мощности для зарядки, чем телефоны, и часто в них используются большие блоки питания. GaN может освободить ноутбуки и другие мощные гаджеты для работы от небольших зарядных устройств.
Зарядные устройства из нитрида галлия меньше по размеру и более эффективны.
Например, новые зарядные устройства Belkin на основе GaN обеспечивают повышение энергоэффективности на 40%. Они бывают мощностью 30 Вт, 60 Вт и 68 Вт для ноутбуков и имеют форм-фактор не больше традиционных зарядных вилок с более низким энергопотреблением. Anker также применил технологию GaN, выпустив серию PowerPort Atom (на фото выше) мощностью 60 Вт, а у Aukey также есть ряд зарядных устройств Omnia.
С нитридом галлия зарядные устройства для ноутбуков не должны выглядеть как огромные кирпичи. Хотя эта технология немного дороже традиционных полупроводниковых материалов, не ожидайте, что каждый производитель немедленно переключится на нее.
GaN и 5G
Нитрид галлия также подходит для решения технологических проблем беспроводной технологии 5G. Требование большей полосы пропускания на более высоких частотах требует большей мощности и тепла, с которыми GaN очень хорошо справляется.
Вспомните более высокую подвижность электронов GaN по сравнению с соединениями на основе кремния. Это делает его подходящим материалом для частот ниже 6 ГГц и даже миллиметровых волн, которые простираются от 10 до 100 ГГц. Добавьте к этому высокую мощность и характеристики рассеивания тепла, и этот состав превосходит кремний в соответствии с ключевыми требованиями базовых станций 5G.
Электроника на основе GaN, такая как усилители мощности и интерфейсы для радиосвязи, может появиться в широком спектре устройств 5G. От базовых станций с микроячейками, использующих меньший размер элемента GaN, до больших передатчиков, где потери тепла являются основной проблемой. Нитрид галлия также может оказаться решающим в других энергоемких технологиях 5G. Включая антенные решетки с отслеживанием огибающей и формированием диаграммы направленности.
Самый большой недостаток нитрида галлия – это его стоимость и незнакомость на рынке. Хотя исследования постепенно делают эту технологию более доступной, ее преимущества наиболее очевидны для высокочастотных технологий миллиметрового диапазона. GaN, возможно, будет труднее конкурировать с кремниевой экономией на масштабе, когда речь идет о 5G с частотой менее 6 ГГц.
Таким образом, нитрид галлия, вероятно, станет ключевым материалом, используемым для повышения эффективности новых технологий 5G. Следите за GaN и в следующем адаптере питания. Это уже растущий игрок на рынке быстрой зарядки.
GaN соответствует требованиям к мощности и частоте высокочастотного миллиметрового диапазона.
Источник записи: https://www.androidauthority.com