Co to jest ładowarka GaN i dlaczego chcesz ją mieć?

Na targach CES 2020 ładowarki oparte na azotku galu (GaN) zyskały ogromną popularność. Ta innowacyjna alternatywa dla tradycyjnego krzemu pozwala na produkcję mniejszych i bardziej efektywnych ładowarek oraz zasilaczy. Przyjrzyjmy się, jak to działa.

Zalety ładowarek azotkiem galu

Ładowarki GaN cechują się mniejszymi wymiarami w porównaniu do tradycyjnych modeli. To zasługa tego, że technologie oparte na azotku galu nie wymagają tak wielu elementów jak te silikonowe. Materiał ten potrafi przewodzić znacznie wyższe napięcia niż krzem.

Oprócz efektywności w przesyłaniu energii, ładowarki GaN zmniejszają straty ciepła, co oznacza, że więcej energii trafia do urządzenia, które ładujesz. Dzięki lepszej wydajności w przekazywaniu energii często potrzebujesz mniejszej liczby komponentów.

Oto trzy powody, dla których warto zainwestować w ładowarkę ścienną RAVPower 61W PD 3.0 GaN!
1. Jest o 50% mniejsza od standardowej ładowarki 61W do MacBooka
2. Ładowanie odbywa się 2,5 raza szybciej niż w przypadku standardowego wyjścia 1A
3. Może zasilać wszystkie urządzenia USB-C, od smartfonów po laptopy!
?? https://t.co/egERoXieCA pic.twitter.com/Ma6dbLH7ta

– RAVPower (@RAVPower) 9 stycznia 2020 r

W miarę jak technologia GaN staje się coraz bardziej powszechna, zasilacze i ładowarki będą znacznie mniejsze. Dodatkowo, wyższa częstotliwość przełączania pozwala na szybszy transfer mocy bezprzewodowo, a także zwiększa odległości pomiędzy ładowarką a urządzeniem.

Obecnie półprzewodniki GaN są droższe niż krzemowe, jednak ich większa efektywność przekłada się na mniejsze zapotrzebowanie na dodatkowe elementy, takie jak radiatory czy filtry. Jeden z producentów szacuje, że oszczędności mogą wynosić od 10 do 20%. W przyszłości może to jeszcze bardziej wzrosnąć dzięki masowej produkcji.

Dzięki wydajniejszym ładowarkom możesz również zaoszczędzić na rachunkach za prąd, gdyż marnotrawstwo energii będzie mniejsze. Jednak nie oczekuj znacznych oszczędności przy urządzeniach o niskim poborze mocy, takich jak laptopy czy smartfony.

Czym jest azotek galu?

Azotek galu to półprzewodnik, który zyskał na znaczeniu w latach 90. dzięki produkcji diod LED. Dzięki GaN powstały pierwsze białe diody LED, niebieskie lasery oraz pełnokolorowe wyświetlacze LED, które były widoczne w świetle dziennym. W odtwarzaczach Blu-ray GaN emituje niebieskie światło, które służy do odczytu danych.

Wygląda na to, że GaN wkrótce zdominuje wiele dziedzin, zastępując krzem. Producenci krzemu przez dekady pracowali nad udoskonaleniem tranzystorów silikonowych. Zgodnie z prawem Moore’a, liczba tranzystorów w zintegrowanym obwodzie podwaja się co około dwa lata.

Ten trend, zauważony w 1965 roku, był w dużej mierze prawdziwy przez ostatnie 50 lat. Jednak w 2010 roku rozwój półprzewodników po raz pierwszy spowolnił. Wiele osób, w tym sam Moore, przewiduje, że prawo Moore’a przestanie być aktualne do 2025 roku.

Produkcja tranzystorów GaN wzrosła w 2006 roku, a doskonalenie procesów produkcyjnych pozwala na wytwarzanie tranzystorów GaN w tych samych zakładach co krzemowe, co obniża koszty i zachęca więcej producentów do ich stosowania.

Dlaczego azotek galu jest lepszy od krzemu?

Zalety GaN w porównaniu do krzemu koncentrują się na efektywności energetycznej. Jak wyjaśnia GaN Systems, producent specjalizujący się w azotku galu:

„Wszystkie materiały półprzewodnikowe mają tzw. pasmo zabronione, które odnosi się do zakresu energii, w którym nie mogą istnieć elektrony. Im szersze pasmo zabronione, tym lepsza przewodność elektryczna. Azotek galu ma pasmo wzbronione o wartości 3,4 eV w porównaniu do 1,12 eV dla krzemu. Szerokość pasma wzbronionego azotku galu pozwala mu na obsługę wyższych napięć i temperatur.”

Efficient Power Conversion Corporation, inny producent GaN, podaje, że GaN przewodzi elektrony 1000 razy efektywniej niż krzem, przy niższych kosztach produkcji.

Wyższa efektywność pasma wzbronionego pozwala na szybszy przepływ prądu przez układy GaN w porównaniu do krzemowych, co może przynieść szybsze możliwości przetwarzania w przyszłości. W skrócie, chipy wykonane z GaN będą szybsze, mniejsze, bardziej energooszczędne i tańsze niż te z krzemu.

Gdzie można nabyć ładowarki GaN

Choć ładowarki GaN nie są jeszcze powszechnie dostępne, można je znaleźć u producentów takich jak Anker i RAVPower. Oferują one ładowarki USB-C, które są zdolne do zasilania nowoczesnych laptopów.

Na przykład, Anker PowerPort Atom PD1 to 30-watowa ładowarka z szybkim ładowaniem, idealna dla telefonów, tabletów i laptopów. Jest ona o około 40% mniejsza od standardowych ładowarek. Anker oferuje także 60-watowy PowerPort Atom PD2, który ma dwa porty USB-C, umożliwiając ładowanie kilku urządzeń jednocześnie oraz czteroportowy PowerPort Atom III Slim.

RAVPower również ma podobne produkty. Ich PD Pioneer 30W oferuje niewielką moc z jednym portem USB-C, natomiast mocniejszy PD Pioneer 61W obsługuje więcej energii, ale również tylko jeden port USB-C. Aby korzystać z tych ładowarek, Twój laptop musi obsługiwać zasilanie przez USB-C.

Inne ładowarki GaN, takie jak modele Aukey zaprezentowane na CES 2020, będą dostępne pod koniec tego roku. Oczekuje się, że wkrótce na rynku pojawi się znacznie więcej opcji.

Jedną z najbardziej ekscytujących ładowarek GaN, która się szykuje, jest HyperJuice od Sanho. Projekt, który zyskał ponad 2 miliony dolarów na Kickstarterze, ma na celu dostarczenie pierwszej na świecie (i najmniejszej) 100-watowej ładowarki USB-C do lutego 2020 roku, idealnej do laptopów, takich jak MacBook Pro.

Dobrą wiadomością jest to, że ceny tych ładowarek nie są wygórowane. 61-watowy model RAVPower kosztuje około 40 USD, a Sanho planuje cenę detaliczną od 50 do 100 USD za swoją 100-watową ładowarkę. Dla porównania, nowy 96-watowy zasilacz Apple USB-C kosztuje 79 dolarów i jest znacznie większy oraz cięższy od HyperJuice, który ma rozmiar karty kredytowej.

Przyszłość ładowarek

Możliwe, że na szeroką skalę nie zobaczymy ładowarek GaN, dopóki duże firmy, takie jak Apple i Samsung, nie zaczną wprowadzać ich do swoich nowych modeli komputerów i smartfonów.

Przemyśl to – kiedy ostatnio kupiłeś ładowarkę? Ile ładowarek w Twoim domu lub biurze zostało nabytych w przeszłości?

Jeśli zdecydujesz się teraz skorzystać z zalet technologii ładowania GaN, możesz to zrobić bez konieczności płacenia nadmiaru, który często towarzyszy nowoczesnym technologiom.