Nabíječky s nitridem galia (GaN) – budoucnost nabíjení
Na veletrhu CES 2020 se objevila spousta nabíječek využívajících technologii nitridu galia (GaN). Tato moderní alternativa křemíku slibuje menší a efektivnější nabíjecí adaptéry a napájecí kostky. Podívejme se, jak to funguje.
Výhody nabíječek na bázi nitridu galia
Nabíječky GaN mají menší fyzické rozměry než současné modely. Je to dáno tím, že nabíječky s nitridem galia nepotřebují tolik komponentů jako ty křemíkové. GaN je schopen efektivněji vést mnohem vyšší napětí než křemík.
Nabíječky GaN se vyznačují nejen efektivnějším přenosem proudu, ale také minimalizují ztráty energie ve formě tepla. Díky tomu se více energie dostane k nabíjenému zařízení. Pokud jsou komponenty účinnější při přenosu energie, je jich obvykle potřeba méně.
Proč potřebujete nástěnnou nabíječku RAVPower 61W PD 3.0 GaN?
1. Je o polovinu menší než běžná 61W nabíječka MacBooku
2. Nabíjí 2,5krát rychleji než standardní 1A výstup
3. Napájí všechna zařízení USB-C, od smartphonů po notebooky!
https://t.co/egERoXieCA pic.twitter.com/Ma6dbLH7ta
— RAVPower (@RAVPower) 9. ledna 2020
Výsledkem je, že napájecí adaptéry a nabíječky GaN budou mnohem menší, jak se technologie bude dále rozvíjet. K dalším výhodám patří vyšší spínací frekvence, která umožňuje rychlejší bezdrátový přenos energie, a větší „vzduchové mezery“ mezi nabíječkou a zařízením.
V současnosti jsou polovodiče GaN dražší než ty křemíkové. Díky vyšší účinnosti se však snižuje závislost na dalších materiálech, jako jsou chladiče, filtry a obvodové prvky. Jeden z výrobců odhaduje úsporu nákladů v této oblasti na 10 až 20 procent. Tento poměr se může ještě zlepšit s nástupem velkovýroby.
Navíc můžete ušetřit na spotřebě elektřiny, protože účinnější nabíječky spotřebují méně energie. Neočekávejte však výrazné změny u zařízení s menší spotřebou, jako jsou notebooky a smartphony.
Co je to nitrid galia?
Nitrid galia je polovodičový materiál, který se objevil v 90. letech 20. století díky výrobě LED diod. Používal se k vytvoření prvních bílých LED, modrých laserů a plně barevných LED displejů. V přehrávačích Blu-ray DVD produkuje GaN modré světlo, které čte data z disku.
Zdá se, že GaN brzy nahradí křemík v mnoha oblastech. Výrobci křemíku se desetiletí snažili vylepšit tranzistory na bázi křemíku. Moorův zákon (pojmenovaný po spoluzakladateli firmy Fairchild Semiconductor a pozdějším generálním řediteli Intelu Gordonu Moorovi) říká, že počet tranzistorů v integrovaném křemíkovém obvodu se přibližně každé dva roky zdvojnásobuje.
Toto pozorování bylo učiněno v roce 1965 a posledních 50 let z velké části platilo. V roce 2010 se však vývoj polovodičů poprvé zpomalil pod toto tempo. Mnoho analytiků (včetně Moora) předpovídá, že Moorův zákon bude kolem roku 2025 zastaralý.
Výroba tranzistorů GaN vzrostla v roce 2006. Díky pokročilým výrobním procesům lze tranzistory GaN vyrábět ve stejných závodech jako ty křemíkové. To pomáhá udržovat nízké náklady a povzbuzuje další výrobce, aby při výrobě tranzistorů používali GaN místo křemíku.
Proč je nitrid galia lepší než křemík?
Výhody GaN oproti křemíku spočívají v jeho energetické účinnosti. Společnost GaN Systems, specializovaná na nitrid galia, vysvětluje:
„Všechny polovodičové materiály mají takzvaný bandgap, což je energetické rozmezí, ve kterém nemohou existovat žádné elektrony. Jednoduše řečeno, bandgap souvisí s tím, jak dobře může pevný materiál vést elektřinu. Nitrid galia má bandgap 3,4 eV, zatímco křemík 1,12 eV. Širší bandgap nitridu galia znamená, že je schopen zvládnout vyšší napětí a teploty než křemík.”
Společnost Efficient Power Conversion Corporation, další výrobce GaN, uvádí, že GaN je schopen vést elektrony 1000krát efektivněji než křemík a navíc s nižšími výrobními náklady.
Vyšší účinnost bandgap znamená, že proud může procházet čipem GaN rychleji než čipem křemíkovým. V budoucnu by to mohlo vést k rychlejším možnostem zpracování. Čipy vyrobené z GaN budou rychlejší, menší, energeticky efektivnější a (nakonec) levnější než ty z křemíku.
Kde lze dnes koupit nabíječku GaN?
Ačkoli se ještě nejedná o masově rozšířenou technologii, můžete si již koupit nabíječky GaN od firem jako Anker a RAVPower. Jsou to USB-C nabíječky schopné dodávat energii USB-C pro moderní notebooky.
Například Anker PowerPort Atom PD1 je 30wattová nabíječka s rychlým nabíjením, určená pro telefony, tablety, notebooky a další zařízení. Je o 40 procent menší než nabíječky bez technologie GaN. Anker také nabízí 60wattový PowerPort Atom PD2, který má dva porty USB-C a čtyřportový PowerPort Atom III Slim.
RAVPower nabízí podobnou řadu. PD Pioneer 30W má jeden port USB-C. Výkonnější PD Pioneer 61W zvládne více energie, ale má také jen jeden port USB-C. Váš notebook musí podporovat napájení přes USB-C, abyste mohli tyto nabíječky používat.
Další nabíječky GaN, jako ty, které představila firma Aukey na veletrhu CES 2020, budou dostupné později v tomto roce. Očekává se, že brzy uvidíme na trhu více takových produktů.
Možná nejvíce očekávanou nabíječkou GaN je HyperJuice od společnosti Sanho. Projekt byl úspěšně financován na Kickstarteru (vybral přes 2 miliony dolarů). Sanho plánuje dodat první (a nejmenší) 100wattovou USB-C nabíječku podporovatelům do února 2020. Bude to první nabíječka schopná napájet high-end notebooky, jako je MacBook Pro.
Dobrou zprávou je, že žádná z těchto nabíječek není drahá. 61wattový RAVPower se prodává za zhruba 40 dolarů, a Sanho oznámil cenové rozpětí 50 až 100 dolarů za maloobchodní verzi 100wattové nabíječky. Pro srovnání, zbrusu nový napájecí adaptér Apple 96W USB-C se prodává za 79 dolarů a je podstatně větší a těžší než HyperJuice, který má velikost kreditní karty.
Nabíječky budoucnosti
Nabíječky GaN se pravděpodobně nestanou běžnou součástí každodenního života, dokud je velcí výrobci hardwaru, jako jsou Apple a Samsung, nezačnou přidávat ke svým novým počítačům a smartphonům.
Zamyslete se nad tím – kdy jste naposledy kupovali nabíječku? Kolik nabíječek ve vašem domě nebo kanceláři jste si pořídili v minulosti?
Pokud se rozhodnete začít používat nabíjení GaN již nyní, můžete tak učinit bez toho, abyste museli platit vysoké ceny, které jsou obvykle spojené s nejmodernějšími technologiemi.