كانت شواحن نيتريد الغاليوم (GaN) موجودة في كل مكان في CES 2020. هذا البديل الحديث للسيليكون يعني أن شواحن أصغر وأكثر كفاءة وطوب طاقة في الطريق. هذه هي الطريقة التي يعمل بها.
فوائد شاحن نيتريد الغاليوم
شواحن GaN أصغر فعليًا من أجهزة الشحن الحالية. وذلك لأن شواحن نيتريد الغاليوم لا تتطلب العديد من المكونات مثل شواحن السيليكون. يمكن للمادة إجراء جهد أعلى بكثير بمرور الوقت من السيليكون.
شواحن GaN ليست فقط أكثر كفاءة في نقل التيار ، ولكن هذا يعني أيضًا فقدان طاقة أقل للحرارة. لذلك ، يذهب المزيد من الطاقة إلى كل ما تحاول شحنه. عندما تكون المكونات أكثر كفاءة في نقل الطاقة إلى أجهزتك ، فإنك تحتاج بشكل عام إلى القليل منها.
فيما يلي 3 أسباب تجعلك بحاجة إلى شاحن الحائط RAVPower 61W PD 3.0 GaN! ؟؟ 1. إنه أصغر بنسبة 50٪ من شاحن MacBook القياسي بقدرة 61 وات 2. إنه أسرع 2.5 مرة من خرج 1A القياسي 3. يمكنه تشغيل جميع أجهزة USB-C الخاصة بك ، من الهواتف الذكية إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة! ؟؟ https://t.co/egERoXieCA pic.twitter.com/Ma6dbLH7ta
– RAVPower (RAVPower) 9 يناير 2020
نتيجة لذلك ، ستصبح طوب وشواحن الطاقة GaN أصغر بشكل ملحوظ مع انتشار التكنولوجيا بشكل أكبر. هناك أيضًا مزايا أخرى ، مثل تردد التحويل العالي الذي يسمح بنقل أسرع للطاقة لاسلكيًا و “فجوة هوائية” أكبر بين الشاحن والجهاز.
حاليًا ، تكلف أشباه الموصلات GaN عمومًا أكثر من نوع السيليكون. ومع ذلك ، نظرًا لتحسين الكفاءة ، فهو أقل اعتمادًا على المواد الإضافية ، مثل المشتتات الحرارية والمرشحات وعناصر الدائرة. يقدر أحد المصنّعين التوفير في التكاليف بنسبة 10 إلى 20 بالمائة في هذه المنطقة. يمكن تحسين هذا بشكل أكبر عندما يتم تفعيل الميزة الاقتصادية للإنتاج على نطاق واسع.
يمكنك أيضًا توفير بعض المال في فاتورة الكهرباء لأن أجهزة الشحن الأكثر كفاءة تعني قدرًا أقل من الطاقة المهدرة. ومع ذلك ، لا تتوقع أن ترى تغييرًا كبيرًا مع الأجهزة منخفضة الطاقة نسبيًا ، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة و smartphones.
ما هو نيتريد الغاليوم؟
نيتريد الغاليوم هو مادة شبه موصلة برزت في التسعينيات من خلال تصنيع الثنائيات الباعثة للضوء. تم استخدام GaN لإنشاء أول مصابيح LED بيضاء ، وأشعة ليزر زرقاء ، وشاشات LED كاملة الألوان يمكنك رؤيتها في ضوء النهار. في مشغلات أقراص Blu-ray DVD ، ينتج GaN الضوء الأزرق الذي يقرأ البيانات من قرص DVD.
يبدو أن GaN سيحل قريبًا محل السيليكون في العديد من المجالات. لقد عمل مصنعو السيليكون بلا كلل لعقود من الزمن لتحسين الترانزستورات القائمة على السيليكون. وفقًا لقانون مور (الذي سمي على اسم المؤسس المشارك لشركة Fairchild Semiconductor ، وبعد ذلك ، الرئيس التنفيذي لشركة Intel ، Gordon Moore) ، يتضاعف عدد الترانزستورات في دائرة السيليكون المتكاملة كل عامين تقريبًا.
تم إجراء هذه الملاحظة في عام 1965 ، وقد ثبتت صحتها إلى حد كبير على مدار الخمسين عامًا الماضية. ولكن في عام 2010 ، تباطأ تطوير أشباه الموصلات دون هذه الوتيرة للمرة الأولى. يتوقع العديد من المحللين (ومور نفسه) أن قانون مور سوف يصبح قديمًا بحلول عام 2025.
زاد إنتاج ترانزستورات GaN في عام 2006. عمليات التصنيع المحسنة تعني أنه يمكن تصنيع ترانزستورات GaN في نفس المرافق مثل نوع السيليكون. هذا يحافظ على انخفاض التكاليف ويشجع المزيد من مصنعي السيليكون على استخدام GaN لإنتاج الترانزستورات بدلاً من ذلك.
لماذا نيتريد الغاليوم أفضل من السيليكون؟
تتعلق مزايا GaN على السيليكون بكفاءة الطاقة. كما أوضحت شركة GaN Systems ، الشركة المصنعة المتخصصة في نيتريد الغاليوم:
جميع مواد أشباه الموصلات لها ما يسمى بفجوة النطاق. هذا نطاق طاقة في مادة صلبة حيث لا يمكن أن توجد إلكترونات. ببساطة ، ترتبط فجوة النطاق بمدى قدرة المادة الصلبة على توصيل الكهرباء. يحتوي نيتريد الغاليوم على فجوة نطاق تبلغ 3.4 فولت ، مقارنة بفجوة نطاق السليكون البالغة 1.12 فولت. إن فجوة النطاق الأوسع لنتريد الغاليوم تعني أنه يمكنه تحمل جهد أعلى ودرجات حرارة أعلى من السيليكون. “
صرحت شركة Efficient Power Conversion Corporation ، وهي شركة مصنعة أخرى لـ GaN ، أن GaN يمكنها توصيل الإلكترونات بكفاءة أعلى بـ 1000 مرة من السيليكون ، وبتكاليف تصنيع أقل ، للإقلاع.
تعني الكفاءة العالية ذات فجوة الحزمة أن التيار يمكن أن يمر عبر شريحة GaN بشكل أسرع من شريحة السيليكون. قد ينتج عن هذا قدرات معالجة أسرع في المستقبل. ببساطة ، ستكون الرقائق المصنوعة من GaN أسرع ، وأصغر ، وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة ، و (في النهاية) أرخص من تلك المصنوعة من السيليكون.
من أين تشتري شاحن GaN اليوم
على الرغم من عدم انتشاره بعد ، يمكنك شراء أجهزة الشحن التي تستخدم تقنية GaN من شركات مثل Anker و RAVPower. هذه شواحن USB-C يمكنها تزويد طاقة USB-C لأجهزة الكمبيوتر المحمولة الحديثة.
Anker PowerPort Atom PD1 عبارة عن شاحن بقدرة 30 وات بقدرات شحن سريعة. إنه مصمم للهواتف والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمزيد. ستلاحظ أنه أصغر بحوالي 40 بالمائة من الشاحن الذي لا يستخدم تقنية GaN. تنتج Anker أيضًا PowerPort Atom PD2 بقدرة 60 وات – والذي يحتوي على منفذي USB-C ، بحيث يمكنك شحن أجهزة متعددة في وقت واحد – وأربعة منافذ PowerPort Atom III Slim.
تمتلك RAVPower إعدادًا مشابهًا. يوفر PD Pioneer 30W إنتاجية متواضعة مع منفذ USB-C. يتعامل جهاز PD Pioneer 61W الأكثر قوة مع مزيد من الطاقة ، ولكنه لا يزال يحتوي على منفذ USB-C واحد فقط. لاستخدام أحد أجهزة الشحن هذه ، يجب أن يدعم الكمبيوتر المحمول توصيل طاقة USB-C.
شواحن GaN الأخرى ، مثل تلك التي عرضتها Aukey في CES 2020 ، لن تكون متاحة حتى وقت لاحق من هذا العام. ومع ذلك ، نتوقع رؤية المزيد في السوق قريبًا.
ربما يكون شاحن GaN الأكثر إثارة في الأفق هو HyperJuice من Sanho. تم تمويلها بنجاح من Kickstarter (جمعت أكثر من 2 مليون دولار) ، تهدف Sanho إلى تقديم أول شاحن USB-C بقوة 100 واط (وأصغر) في العالم للداعمين في فبراير 2020. سيكون هذا هو الأول الذي يمكنه تشغيل وشحن أجهزة عالية الجودة أجهزة الكمبيوتر المحمولة مثل MacBook Pro.
والخبر السار هو أن أيا من أجهزة الشحن هذه ليست باهظة الثمن بشكل خاص. يتم بيع RAVPower بقدرة 61 وات بحوالي 40 دولارًا ، وقد أعلنت شركة Sanho عن نطاق سعري يتراوح بين 50 دولارًا و 100 دولار لإصدار البيع بالتجزئة لشاحن 100 واط. كمرجع ، علامة تجارية جديدة Apple يتم بيع محول الطاقة USB-C بقوة 96 وات مقابل 79 دولارًا ، وهو أكبر وأثقل بكثير من HyperJuice بحجم بطاقة الائتمان.
شاحن المستقبل
ربما لن ترى الكثير من شواحن GaN في البرية حتى تعجب كبرى الشركات المصنعة للأجهزة Apple و Samsung ، في تضمينهما مع أجهزة الكمبيوتر الجديدة و smartphones.
فكر في الأمر – متى كانت آخر مرة اشتريت فيها شاحنًا؟ كم عدد أجهزة الشحن الموصولة حول منزلك أو مكتبك والتي تأتي مع عملية شراء سابقة؟
إذا قررت البدء في جني فوائد رسوم GaN الآن ، فيمكنك القيام بذلك دون دفع قسط التأمين المرتبط عادةً بالتكنولوجيا المتقدمة.
