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viernes, 22 de enero de 2021

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

 

El cargador Aukey Omnia de 100 vatios.

Los cargadores de nitruro de galio (GaN) estuvieron en todas partes en CES 2020Esta 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 es capaz de 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 un ahorro de costes 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. Según  la Ley de Moore  (que lleva el nombre del cofundador de Fairchild Semiconductor y, más tarde, el CEO de Intel, Gordon Moore), la cantidad de transistores en un circuito de silicio integrado se duplica aproximadamente cada dos años.

Esta observación se hizo en 1965 y en gran parte sonó cierta durante los últimos 50 años. En 2010, sin embargo, el avance de los semiconductores se desaceleró por debajo de este ritmo por primera vez. Muchos analistas (y el propio Moore) predicen que la Ley de Moore será obsoleta para 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 explicó GaN Systems, un fabricante que se especializa en nitruro de galio  :

“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, declaró 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.

Dónde puede comprar un cargador de GaN hoy

Aunque aún no están muy extendidos, puede comprar cargadores que usan tecnología GaN de compañías como Anker y RAVPowerEstos son cargadores USB-C capaces de suministrar energía USB-C para portátiles modernos.

El Anker PowerPort Atom PD1 es un cargador de 30 vatios con capacidad de carga rápida. Está diseñado para teléfonos, tabletas, computadoras portátiles y más. Notará que es alrededor de un 40 por ciento más pequeño que un cargador que no usa tecnología GaN. Anker también produce el PowerPort Atom PD2 de 60 vatios,  que tiene dos puertos USB-C, para que pueda cargar varios dispositivos simultáneamente, y el PowerPort Atom III Slim de cuatro puertos .

El Anker PowerPort Atom PD 1 junto al cargador de portátil más grande.

RAVPower tiene una línea similar. Su  PD Pioneer 30W ofrece un rendimiento modesto con un puerto USB-C. El PD Pioneer 61W,  más robusto, maneja más potencia, pero aún alberga un puerto USB-C. Si desea utilizar uno de estos cargadores, su computadora portátil debe admitir el  suministro de energía USB-C.

Otros cargadores de GaN, como los que Aukey mostró en CES 2020, no estarán disponibles hasta finales de este año. Sin embargo, esperamos ver muchos más en el mercado pronto.

Quizás el cargador de GaN más emocionante en el horizonte es el HyperJuice de SanhoFinanciado con éxito en Kickstarter (recaudó más de $ 2 millones), Sanho tiene como objetivo entregar el primer (y más pequeño) cargador USB-C de 100 vatios del mundo a los patrocinadores para febrero de 2020. Este será el primero que pueda alimentar y cargar de alta gama. portátiles como el MacBook Pro.

La buena noticia es que ninguno de estos cargadores es particularmente caro. El RAVPower de 61 vatios se vende por alrededor de $ 40, y Sanho ha anunciado un rango de precios de entre $ 50 y $ 100 para la versión minorista de su cargador de 100 vatios. Como referencia, un adaptador de corriente USB-C de 96 vatios de Apple se vende al por menor por $ 79, y es considerablemente más grande y pesado que el HyperJuice del tamaño de una tarjeta de crédito.

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.

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