GaN Şarj Cihazları Nelerdir? Hafif Hızlı Şarj Sağlayan Teknoloji

Birçok üst düzey akıllı telefon artık kutuda şarj cihazı içermiyor. Bu, eski USB duvar adaptörünüzü kullanmanız veya ayrıca bir şarj parçası satın almanız gerektiği anlamına gelir.

Ancak, artan sayıda USB ile çalışan dişlilerimizle, tek bağlantı noktalı bir USB adaptörü satın almak akıllıca olur mu? Ve birden fazla hızlı şarj cihazınız varsa, tek bir adaptörle aynı anda nasıl hızlı şarj edebilirsiniz?

GaN şarj cihazının devreye girdiği yer burasıdır. Ama nedir? İşte gelecekteki şarj parçalarına, bilgisayarlara ve daha fazlasına bir bakış.

Hızlı Şarj Cihazları Nasıl Çalışır?

İlk akıllı telefonlar, beş watt şarj hızıyla sınırlı pillere sahipti. Üreticiler bunu, pilin ömrünü kısaltabilecek ve hatta ciddi arızalara neden olabilecek aşırı ısınmasını önlemek için yaptılar.

Ancak yeni teknolojilerin ortaya çıkmasıyla piller, sahip oldukları şarj miktarı ve şarj etmek için kullanabilecekleri enerji açısından daha fazla kapasite kazanmaya başladı. Ve çok fazla güç kullanmadıklarından emin olmak için, bu da daha fazla ısı anlamına gelir, üreticiler akışı kontrol eden dahili devreler uyguladılar.

Bu sistem, pilinin ne kadar voltaj ve amper kabul edebileceğini bilir ve böylece şarj tuğlası ile iletişim kurar. Telefon ayrıca şarj parçasına kullandığınız USB kablosunun türünü, pilin ne kadar şarj edildiğini ve diğer birçok ayrıntıyı söyleyebilir.

Esasen, modern USB şarj tuğlaları bilgisayarların kendileridir. Cihazınızdan gelen bilgileri işleyen küçük panoları vardır ve çıktılarını gerektiği gibi ayarlarlar. Ancak bu gereksinim nedeniyle şarj cihazları daha da büyümüş ve ağırlaşmıştır.

Galyum Nitrür Sırrı

İşte burada galyum nitrür devreye giriyor. Muhtemelen bildiğiniz gibi, günümüz bilgisayarları silikon çiplerden yapılıyor. Bu, silisyumun bol bir element olması ve işlenmesi nispeten kolay olduğu için oldu. Ayrıca ayarlanabilir elektriksel özellikleri nedeniyle mükemmel bir yarı iletkendir.

Bununla birlikte, galyum nitrür veya GaN'nin silikona daha yeni ve daha iyi bir alternatif olduğu keşfedildi. Bu malzeme, silikona kıyasla daha uzun süreler boyunca daha yüksek voltaj iletmede daha iyidir. Elektrik akımları ayrıca daha hızlı hareket ederek daha hızlı işlemeye izin verir.

Bu daha iyi iletkenlik, daha yüksek verimliliğe yol açar. Bunun nedeni, silikon transistörlere kıyasla aynı çıktıyı elde etmek için çok fazla enerjiye ihtiyaç duymamasıdır. Aynı zamanda, daha az enerji daha az ısı anlamına geldiğinden, üreticilerin daha yoğun, daha kompakt bir biçimde yongalar oluşturmasına olanak sağladı. GaN çipleri ayrıca daha yüksek voltaj kapasitesine sahiptir ve ısıya daha dayanıklıdır, güç aktarımı uygulamaları için mükemmeldir.

Tüm bu özellikler GaN'i şarj teknolojileri için mükemmel kılar. Çok fazla alan gerektirmeden silikon çiplerle aynı gücü üretebilir, yüksek watt değerine rağmen daha az ısı üretebilir ve daha fazla güç verimlidir. Bu nedenle, stok şarj cihazınızla aynı boyutu korurken birden fazla cihazı hızlı şarj edebilen küçük GaN güç tuğlaları satın alabilirsiniz.

Şarj Etmenin Ötesinde

GaN çipleri, şarj teknolojileriyle sınırlı değildir. Aslında, 1990'larda GaN, öncelikle LED'lerde kullanıldı. Bu malzeme, beyaz LED'lerin ve parlak, gün ışığında görülebilen LED ekranların geliştirilmesine izin verdi.

Blu-ray oynatıcılar da onu GaN tabanlı mavi lazer olarak kullandı. Bu lazerin daha kısa 405 nm dalga boyuna sahip olması, bilgileri daha yakından ve daha hassas bir şekilde okumasını sağlıyordu. Bu nedenle Blu-ray diskler, DVD'lere kıyasla daha fazla bilgi tutabilir.

Kablosuz ve radyofrekans altyapıları da yüksek voltajlı ortamlarda verimli çalışmaları nedeniyle GaN tabanlı çipleri kullanır. Isıya dayanıklı özellikleri sayesinde elektrikli arabalarda bile bulabilirsiniz.

GaN çipleri ayrıca askeri uygulamalar buldu. 2010'dan bu yana, aktif elektronik olarak taranan dizi radarlarına yerleştirildiler; bu, ABD Ordusunun daha az personel gerektirirken daha iyi hareket kabiliyeti ve daha düşük maliyetle saha sistemlerine girmesine izin verdi.

Neden Galyum Bilgisayarlarımız Yok (Henüz)

Henüz galyum tabanlı bilgisayarlara sahip olmamamızın ana nedenlerinden biri maliyettir. Silikon teknolojisinin birkaç yıl içinde gelişiminin teorik sınırına ulaşması beklense de, çoğu çip altyapısı buna dayalıdır ve silikon çipleri yaygın olarak kullanılabilir hale getirir.

Bu yaygınlık, ekonomik ve kolay üretilmesini sağlar. 50 yılı aşkın bir süredir kullanımda olduğundan, zaten standart bir teknolojidir. Şimdilik, çoğu çip üreticisi, pazarın talep ettiği şey olduğu için silikona bağlı kalıyor.

Ayrıca GaN çiplerine geçiş, yeni tasarımlara, süreçlere ve ekipmanlara kapsamlı yatırım gerektirir. Şirketler, hem silikon hem de GaN malzemesi üzerinde çalışabilmeleri için sistemlerini uyarlamak zorunda kalacaklar.

İlgili: Kuantum Bilişim Dünyayı Nasıl Değiştirebilir?

Maliyetin yanı sıra, GaN üretim süreçleri daha fazla iyileştirmeye ihtiyaç duyar. 2000 yılında, üretilen silikon kristallerinin santimetre karede yalnızca yüz veya daha az kusuru vardı. Öte yandan, GaN yaklaşık on milyon kat daha fazla safsızlığa sahipti.

Bu, o zamandan beri daha yönetilebilir seviyelere yükseldi, ancak yine de silikonla karşılaştırıldığında üretilmesi verimli değil. Bununla birlikte, galyum nitrür üzerinde daha fazla araştırma ve geliştirme yapıldığından, çıktısının silikondan daha iyi veya eşit olmasını bekleyebiliriz.

Silikon Sınırı

Sonunda GaN teknolojisinin yaygın olarak benimsenmesini zorlayacak olan şey, silikon sınırıdır. Sonuçta, teknolojik trendimiz daha iyi minyatürleştirme ve verimliliğe dayanıyor.

Örneğin, bilgisayarlar bir zamanlar, çalışması için çok fazla enerji gerektiren devasa vakum tüpleri kullanan oda büyüklüğünde makinelerdi. Silikon yarı iletkenin icadı, daha sonra aynı gücü tırnak boyutunda bir çipte paketlememize izin verdi.

Bu nedenle bugün akıllı saatiniz, 1969'da ilk insanları aya götüren Apollo 11'deki yerleşik bilgisayardan daha güçlü.

1965 yılında, Fairchild Semiconductor'ın araştırma ve geliştirme direktörü ve Intel Corporation'ın gelecekteki başkanı Gordon Moore, entegre çiplerdeki transistörlerin her iki yılda bir ikiye katlanacağını söyledi.

İlgili: Neden Global Chip Kıtlığı Var ve Ne Zaman Bitecek?

Bu öngörü büyük ölçüde doğru çıktı. 1971'de çiplerin 5.000'den az transistörü vardı. Ancak bugün, mobil işlemcilerde bile 10 milyardan fazla transistör var. En yeni tüketici işlemcileri 5nm transistöre sahiptir ve 2024'te 2nm'ye küçülmesini bekliyoruz.

Bununla birlikte, üreticiler silikonu minyatürleştirmenin bir yolunu hala bulsalar da, yakında fiziksel sınırlarına ulaşacağız. Silikon atomu yaklaşık 0.2 nm büyüklüğündedir ve akım transistörlerini yaklaşık 25 atom genişliğinde yapar.

2nm işlemi, transistör başına yalnızca yaklaşık on silikon atomuna sahip olacağımız anlamına gelir. Bunun altına inersek, transistör kararsız hale gelir ve kontrol edilmesi zorlaşır.

Gelecek GaN'dir

Bu nedenlerden dolayı, çoğu kişi GaN'yi silikonun gelecekteki değişimi olarak görüyor. Özellikleri onu silikondan yaklaşık bin kat daha verimli kılar. Dolayısıyla, 10nm GaN'niz varsa, eşdeğer boyutta silikon bazlı bir çipten çok daha güçlü olmasını bekleyebilirsiniz.

Silikon yavaş ama emin adımlarla maksimum minyatür boyutuna ulaşacağından, GaN teknolojisi sonunda bilgisayar dünyasını ele geçirecektir. Bu nedenle, hızlı GaN şarj cihazınıza iyi bir göz atın - çünkü büyük olasılıkla gelecek böyle olacak - kompakt, verimli ve güçlü.