Епоха кремнієвих технологій добігає кінця, поступаючись місцем новому «матеріалу майбутнього» – нітриду галію!
Не так давно Anker представила крихітний блок живлення. За запевненням компанії, такий малий розмір пристрою обумовлений компонентом, який був використаний замість кремнію, а саме – нітридом галію (GaN). Зростаюча популярність цього прозорого, подібного до скла матеріалу, говорить про те, що скоро він може перевершити кремній і скоротити споживання енергії в усьому світі.
Протягом багатьох десятиліть кремній був основою технологічної індустрії, але ми «досягли теоретичної межі того, наскільки його можна поліпшити», – каже Дан Цін Ван, доктор наук з Гарварда, яка проводить дослідження GaN. За її словами, у всіх матеріалів є так звана «заборонена зона» – прямий наслідок того, наскільки добре вони можуть проводити електрику. У нітриду галію вона більша, ніж у кремнію, а значить він зможе витримувати вищу напругу і струм зможе проходити через пристрій з більшою швидкістю. Про це розповідає Мартін Кубалл, фізик з Брістольського університету, який очолює проєкт по GaN в області енергетики.
В результаті, GaN набагато ефективніше своїх кремнієвих аналогів, що також дозволяє скоротити й розміри пристроїв на його основі. З його допомогою можна не тільки зменшити зарядні пристрої, але і змусити систему споживати менше енергії. За словами Кубалла, заміна всієї сучасної електроніки на GaN може потенційно знизити енергоспоживання на 10 або 25 відсотків.
Крім того, нітрид галію краще витримує високі температури, що дозволяє використовувати його в дуже агресивному середовищі. «У сучасних автомобілях всі електронні компоненти встановлені далеко від двигуна, щоб не перегріватися, а й це можна виправити”, – каже Кубалл.
До речі, цей матеріал вже давно домінує в іншій області виробництва – у фотоніці. Зокрема, саме нітрид галію служить джерелом того самого «синього світла», який використовується для читання Blu-ray дисків. Крихітні лазери товщиною в мікрон (1/100 товщини людської волосини) вже зараз можуть використані для створення нового покоління мікроскопів.
Так чому ж не можна просто замінити кремній на GaN? Відповідь проста – колосальна індустрія, десятиліття виробляє технології на кремнієвій основі. Такий глобальний перехід не може бути здійснений в найкоротші терміни. Крім того, новий матеріал постійно доводиться тестувати на надійність. Ван відзначає, що у нітриду галію є і свої слабкі місця, і варто досліджувати їх всі, перш ніж запускати масове виробництво носіїв на нітридній основі.
Фахівці Anker запевняють, що хоч кремній і дешевше GaN, зарядних пристроїв на базі останнього потрібно менше компонентів для повноцінного функціонування, що зрівнює обидва матеріали. В цей час багато стартапів працюють над розвитком цієї технології, а значить в 2020-і роки людство вийде з кремнієвої ери і увійде в еру нітриду галію.
Натхнення: www.popmech.ru