Nhiều điện thoại thông minh hàng đầu không còn bao gồm bộ sạc trong hộp. Điều này có nghĩa là bạn phải sử dụng bộ chuyển đổi tường USB cũ của mình hoặc mua cục sạc riêng.
Tuy nhiên, với số lượng ngày càng tăng của các thiết bị hỗ trợ USB, liệu có nên mua một bộ chuyển đổi USB một cổng không? Và, nếu bạn có nhiều thiết bị sạc nhanh, làm thế nào bạn có thể sạc nhanh đồng thời trên một bộ chuyển đổi?
Đây là nơi có bộ sạc GaN. Nhưng, nó là gì? Dưới đây là cái nhìn về những cục sạc, máy tính và hơn thế nữa trong tương lai.
Cách bộ sạc nhanh hoạt động
Những chiếc điện thoại thông minh đầu tiên có pin bị giới hạn ở tốc độ sạc năm watt. Các nhà sản xuất đã làm điều này để tránh pin quá nóng, có thể làm giảm tuổi thọ của nó hoặc thậm chí gây ra những hỏng hóc nghiêm trọng.
Tuy nhiên, khi các công nghệ mới xuất hiện, pin bắt đầu có dung lượng lớn hơn về lượng điện tích nó giữ và năng lượng nó có thể sử dụng để sạc lại. Và, để đảm bảo rằng chúng không sử dụng quá nhiều điện, dẫn đến nhiều nhiệt hơn, các nhà sản xuất đã triển khai mạch bên trong điều khiển dòng chảy.
Hệ thống này biết mức điện áp và cường độ dòng điện mà pin của nó có thể chấp nhận và sẽ giao tiếp với cục sạc. Điện thoại cũng có thể cho cục sạc biết loại dây USB bạn đang sử dụng, lượng pin đã sạc cũng như một số chi tiết khác.
Về cơ bản, cục sạc USB hiện đại chính là máy tính. Họ có bảng mạch nhỏ xử lý thông tin từ thiết bị của bạn và họ điều chỉnh đầu ra của mình khi cần thiết. Tuy nhiên, vì yêu cầu này, bộ sạc ngày càng lớn hơn và nặng hơn.
Bí mật Gallium Nitride
Đây là nơi mà gallium nitride xuất hiện. Như bạn có thể biết, máy tính ngày nay được làm từ chip silicon. Điều này xảy ra bởi vì silicon là một nguyên tố dồi dào và tương đối dễ làm việc. Nó cũng là một chất bán dẫn tuyệt vời vì các đặc tính điện có thể điều chỉnh của nó.
Tuy nhiên, gali nitride hoặc GaN được phát hiện là một chất thay thế mới hơn, tốt hơn cho silicon. Vật liệu này tốt hơn trong việc dẫn điện cao hơn trong thời gian dài hơn so với silicon. Các dòng điện cũng di chuyển nhanh hơn qua nó, cho phép xử lý nhanh hơn.
Điều này dẫn tốt hơn dẫn đến hiệu quả cao hơn. Đó là bởi vì nó không cần nhiều năng lượng để có được sản lượng như so với các bóng bán dẫn silicon. Nó cũng cho phép các nhà sản xuất tạo ra chip ở dạng đặc hơn, nhỏ gọn hơn vì ít năng lượng hơn đồng nghĩa với việc tỏa nhiệt ít hơn. Các chip GaN cũng có công suất điện áp cao hơn và có khả năng chịu nhiệt tốt hơn, hoàn hảo cho các ứng dụng truyền tải điện năng.
Tất cả những đặc tính này làm cho GaN trở nên hoàn hảo cho các công nghệ sạc. Nó có thể tạo ra công suất tương tự như chip silicon mà không cần nhiều không gian, tỏa nhiệt ít hơn mặc dù có công suất cao và tiết kiệm điện hơn. Đó là lý do tại sao bạn có thể mua cục sạc GaN nhỏ có thể sạc nhanh nhiều thiết bị trong khi vẫn giữ nguyên kích thước như bộ sạc dự phòng của bạn.
Ngoài sạc
Chip GaN không chỉ giới hạn ở các công nghệ sạc. Trên thực tế, vào những năm 1990, GaN chủ yếu được sử dụng trong đèn LED. Vật liệu này cho phép phát triển đèn LED trắng và màn hình LED sáng, có thể nhìn thấy ánh sáng ban ngày.
Đầu phát Blu-ray cũng sử dụng nó như một tia laser xanh lam dựa trên GaN. Tia laser này có bước sóng ngắn hơn 405nm, cho phép nó đọc thông tin gần hơn và chính xác hơn. Đó là lý do tại sao đĩa Blu-ray có thể chứa nhiều thông tin hơn so với đĩa DVD.
Cơ sở hạ tầng không dây và tần số vô tuyến cũng sử dụng chip dựa trên GaN vì hoạt động hiệu quả trong môi trường điện áp cao. Bạn thậm chí có thể tìm thấy nó trong ô tô điện, nhờ đặc tính chống nóng của chúng.
Các chip GaN cũng được tìm thấy trong các ứng dụng quân sự. Kể từ năm 2010, chúng đã được lắp đặt trong các radar mảng quét điện tử chủ động - cho phép Quân đội Hoa Kỳ triển khai các hệ thống có tính cơ động tốt hơn và chi phí thấp hơn trong khi yêu cầu ít nhân lực hơn.
Tại sao chúng ta không có máy tính Gallium (Tuy nhiên)
Một trong những lý do chính khiến chúng ta chưa có máy tính dựa trên gali là chi phí. Mặc dù công nghệ silicon dự kiến sẽ đạt đến giới hạn lý thuyết về sự phát triển của nó trong một vài năm nữa, nhưng hầu hết cơ sở hạ tầng chip đều dựa trên nó, giúp cho chip silicon trở nên phổ biến rộng rãi.
Sự phổ biến này làm cho nó kinh tế và dễ sản xuất. Vì nó đã được sử dụng hơn 50 năm, nó đã là công nghệ tiêu chuẩn. Hiện tại, hầu hết các nhà sản xuất chip đều gắn bó với silicon vì đó là thứ mà thị trường yêu cầu.
Hơn nữa, việc chuyển sang dùng chip GaN đòi hỏi phải đầu tư nhiều vào các thiết kế, quy trình và thiết bị mới. Các công ty sẽ phải điều chỉnh hệ thống của họ để chúng có thể hoạt động trên cả vật liệu silicon và GaN.
Liên quan: Cách máy tính lượng tử có thể thay đổi thế giới
Bên cạnh chi phí, quy trình sản xuất GaN cần được cải tiến nhiều hơn. Vào năm 2000, các tinh thể silicon được sản xuất chỉ có một trăm khuyết tật hoặc ít hơn trên mỗi cm vuông. Mặt khác, GaN có tạp chất nhiều hơn khoảng chục triệu lần.
Điều này kể từ đó đã được cải thiện đến mức dễ quản lý hơn, nhưng nó vẫn không hiệu quả để sản xuất so với silicon. Tuy nhiên, khi ngày càng có nhiều nghiên cứu và phát triển về gali nitride, chúng ta có thể mong đợi sản lượng của nó ngang bằng hoặc thậm chí tốt hơn silicon.
Giới hạn Silicon
Điều cuối cùng sẽ thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi công nghệ GaN là giới hạn silicon. Xét cho cùng, xu hướng công nghệ của chúng ta dựa trên sự thu nhỏ và hiệu quả tốt hơn.
Ví dụ, máy tính từng là những cỗ máy cỡ phòng sử dụng các ống chân không khổng lồ đòi hỏi nhiều năng lượng để hoạt động. Sau đó, phát minh ra chất bán dẫn silicon cho phép chúng ta đóng gói cùng một nguồn năng lượng trong một con chip có kích thước bằng móng tay.
Đó là lý do tại sao đồng hồ thông minh của bạn ngày nay mạnh hơn máy tính tích hợp trên tàu Apollo 11 đã đưa con người đầu tiên lên mặt trăng vào năm 1969.
Năm 1965, Gordon Moore, giám đốc nghiên cứu và phát triển của Fairchild Semiconductor và chủ tịch tương lai của Tập đoàn Intel, nói rằng các bóng bán dẫn trên chip tích hợp sẽ tăng gấp đôi sau mỗi hai năm.
Liên quan: Tại sao lại có tình trạng thiếu chip toàn cầu và khi nào thì kết thúc?
Dự đoán này phần lớn đúng. Năm 1971, chip có ít hơn 5.000 bóng bán dẫn. Nhưng ngày nay, ngay cả bộ xử lý di động cũng có hơn 10 tỷ bóng bán dẫn. Các bộ vi xử lý tiêu dùng mới nhất có bóng bán dẫn 5nm và chúng tôi hy vọng sẽ thấy nó thu nhỏ xuống còn 2nm vào năm 2024.
Tuy nhiên, mặc dù các nhà sản xuất vẫn tìm ra cách để thu nhỏ silicon, nhưng chúng ta sẽ sớm chạm đến giới hạn vật lý của nó. Nguyên tử silicon có kích thước lớn khoảng 0,2nm, làm cho các bóng bán dẫn hiện nay có chiều rộng khoảng 25 nguyên tử.
Quy trình 2nm có nghĩa là chúng ta sẽ chỉ có khoảng mười nguyên tử silicon trên mỗi bóng bán dẫn. Nếu chúng ta đi xuống dưới mức đó, bóng bán dẫn sẽ trở nên không ổn định và khó điều khiển.
Tương lai là GaN
Vì những lý do này, nhiều người coi GaN là sự thay thế silicon trong tương lai. Đặc tính của nó làm cho nó hiệu quả hơn khoảng một nghìn lần so với silicon. Vì vậy, nếu bạn có GaN 10nm, bạn có thể mong đợi nó mạnh hơn rất nhiều so với một con chip dựa trên silicon có kích thước tương đương.
Vì silicon sẽ từ từ nhưng chắc chắn đạt đến kích thước thu nhỏ tối đa của nó, công nghệ GaN cuối cùng sẽ tiếp quản thế giới máy tính. Vì vậy, hãy xem xét kỹ bộ sạc GaN nhanh của bạn — bởi vì, rất có thể, đó là những gì trong tương lai — nhỏ gọn, hiệu quả và mạnh mẽ.