ما هو شاحن GaN ، ولماذا تريد واحدًا؟

شاحن أوكي أومنيا بقوة ١٠٠ واط.

جاستن دوينو



كانت شواحن نيتريد الغاليوم (GaN) موجودة في كل مكان معرض CES 2020 . يعني هذا البديل الحديث للسيليكون أن شواحن أصغر وأكثر كفاءة وطوب طاقة في الطريق. وإليك كيف يعمل.

مزايا شاحن نيتريد الغاليوم

شواحن GaN أصغر فعليًا من أجهزة الشحن الحالية. وذلك لأن شواحن نيتريد الغاليوم لا تتطلب العديد من المكونات مثل شواحن السيليكون. هذه المادة قادرة على 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 تمرير الطاقة إلى أجهزتك ، فإنك تتطلب عمومًا القليل منها.

نتيجة لذلك ، ستكون وحدات الشحن والشواحن المصنوعة من مادة GaN أصغر بشكل ملحوظ عندما تصبح التقنية أكثر انتشارًا. هناك فوائد أخرى أيضًا ، مثل تردد التحويل العالي الذي يتيح نقلًا أسرع للطاقة لاسلكيًا ، وفجوات هواء أكبر بين الشاحن والجهاز.

في الوقت الحاضر ، تكلف أشباه الموصلات GaN عمومًا أكثر من نوع السيليكون. ومع ذلك ، نظرًا لتحسين الكفاءة ، فقد انخفض الاعتماد على المواد الإضافية ، مثل المبددات الحرارية والفلاتر وعناصر الدوائر. مصنع واحد تقدر وفورات في التكاليف من 10 إلى 20 في المئة في هذا المجال. يمكن أن يتحسن هذا أكثر بمجرد ظهور الفوائد الاقتصادية للإنتاج على نطاق واسع.



الإعلانات

يمكنك أيضًا توفير القليل من المال على فاتورة الطاقة الخاصة بك لأن أجهزة الشحن الأكثر كفاءة تعني قدرًا أقل من الطاقة المهدرة. لا تتوقع أن ترى تغييرًا كبيرًا في الأجهزة منخفضة الطاقة نسبيًا ، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية.

ما هو نيتريد الغاليوم؟

نيتريد الغاليوم هو مادة شبه موصلة برزت في التسعينيات من خلال تصنيع مصابيح LED. تم استخدام GaN لإنشاء أول مصابيح LED بيضاء ، وأشعة ليزر زرقاء ، وشاشات LED ملونة كاملة يمكنك رؤيتها في ضوء النهار. في مشغلات 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. وفق قانون مور (سميت 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 ، وكانت صحيحة إلى حد كبير على مدى السنوات الخمسين الماضية. في عام 2010 ، على الرغم من ذلك ، تباطأ تقدم أشباه الموصلات دون هذه الوتيرة للمرة الأولى. يتوقع العديد من المحللين (ومور نفسه) أن قانون مور سوف يصبح قديمًا بحلول عام 2025.

تكثف 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 يعتبر نيتريد الغاليوم متفوقًا على السيليكون؟

تتلخص فوائد GaN مقارنة بالسيليكون في كفاءة الطاقة. بصفتها شركة GaN Systems ، وهي شركة تصنيع متخصصة في نيتريد الغاليوم ، شرح :

تحتوي جميع مواد أشباه الموصلات على ما يسمى فجوة الحزمة. هذا نطاق طاقة في مادة صلبة حيث لا يمكن أن توجد إلكترونات. ببساطة ، ترتبط فجوة الحزمة بمدى قدرة مادة صلبة على توصيل الكهرباء. يحتوي نيتريد الغاليوم على فجوة نطاق تبلغ 3.4 فولت ، مقارنةً بفجوة السليكون البالغة 1.12 فولت. تعني فجوة النطاق الأوسع نيتريد الغاليوم أنه يمكنه تحمل جهد أعلى ودرجات حرارة أعلى من السيليكون.

شركة Efficient Power Conversion Corporation ، وهي شركة مصنعة أخرى لـ GaN ، معلن أن GaN قادر على توصيل الإلكترونات بكفاءة 1000 مرة أكثر من السيليكون ، وبتكاليف تصنيع أقل ، للتشغيل.

الإعلانات

تعني الكفاءة ذات فجوة الحزمة العالية 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.

حيث يمكنك شراء شاحن GaN اليوم

على الرغم من أنها لم تنتشر بعد ، يمكنك شراء أجهزة الشحن التي تستخدم تقنية GaN من شركات مثل مذيع الأخبار و راف باور . هذه شواحن USB-C قادرة على توصيل طاقة USB-C لأجهزة الكمبيوتر المحمولة الحديثة.

ال مرساة PowerPort Atom PD1 شاحن بقدرة 30 وات بقدرة شحن سريعة. إنه مصمم للهواتف والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمزيد. ستلاحظ أنه أصغر بنسبة 40 في المائة تقريبًا من الشاحن الذي لا يستخدم تقنية GaN. أنكر تنتج أيضا 60 واط PowerPort أتوم PD2 —والذي يحتوي على منفذي USB-C ، بحيث يمكنك شحن أجهزة متعددة في وقت واحد — والمنافذ الأربعة PowerPort Atom III Slim .

Anker PowerPort Atom PD 1 بجانب شاحن الكمبيوتر المحمول الأكبر حجمًا.

مذيع الأخبار

تمتلك RAVPower مجموعة مماثلة. انها PD بايونير 30 واط يوفر إنتاجية متواضعة مع منفذ USB-C واحد. أضخم PD بايونير 61 واط تتعامل مع المزيد من الطاقة ، ولكنها لا تزال تحتوي على منفذ USB-C واحد فقط. إذا كنت تريد استخدام أحد أجهزة الشحن هذه ، فيجب أن يدعم الكمبيوتر المحمول الخاص بك توصيل طاقة USB-C .

شواحن GaN الأخرى ، مثل عرض هؤلاء أوكي في CES 2020 ، لن تكون متاحة حتى وقت لاحق من هذا العام. ومع ذلك ، نتوقع رؤية المزيد في السوق قريبًا.

الإعلانات

ربما يكون شاحن GaN الأكثر إثارة في الأفق هو HyperJuice بواسطة 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 بحلول فبراير 2020. سيكون هذا أول شاحن يمكنه تشغيل وشحن الأجهزة المتطورة أجهزة الكمبيوتر المحمولة مثل MacBook Pro.

شغل الفيديو

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 شريحة أسعار تتراوح بين 50 دولارًا و 100 دولار لإصدار البيع بالتجزئة لشاحن 100 واط. كمرجع ، علامة تجارية جديدة محول طاقة USB-C بقدرة 96 وات من Apple بسعر 79 دولارًا ، وهو أكبر وأثقل بكثير من HyperJuice بحجم بطاقة الائتمان.

شواحن المستقبل

ربما لن ترى الكثير من شواحن GaN في البرية حتى تبدأ شركات تصنيع الأجهزة الكبيرة ، مثل Apple و Samsung ، في تضمينها مع أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية الجديدة.

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 الاستمتاع بفوائد الشحن الخاصة بـ GaN الآن ، فيمكنك القيام بذلك دون دفع قسط التأمين المرتبط عادةً بأحدث التقنيات.

اقرأ التالي صورة الملف الشخصي لتيم بروكس تيم بروكس
تيم بروكس كاتب تقني يتمتع بخبرة تزيد عن عقد من الزمان. لقد استثمر في نظام Apple البيئي ، مع خبرة في تغطية أجهزة Mac و iPhone و iPad لمنشورات مثل Zapier و MakeUseOf.
اقرأ السيرة الذاتية الكاملة

مقالات مثيرة للاهتمام