Епоха кремнієвих технологій добігає кінця, поступаючись місцем новому “матеріалу майбутнього” – нітриду галію!
Не так давно Anker представила крихітний блок живлення. За запевненням компанії, настільки малий розмір пристрою обумовлений компонентом, який був використаний замість кремнію, а саме — нітридом галію (GaN). Зростаюча популярність цього прозорого скляного матеріалу свідчить про те, що незабаром він може перевершити кремній і зменшити споживання енергії у всьому світі.
Протягом багатьох десятиліть кремній був основою технологічної індустрії, але ми «досягли теоретичної межі того, наскільки його можна покращити», — каже Дан цін Ван, доктор філософії з Гарварду, який 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 більше, ніж у кремнію, а значить він зможе витримувати більш високу напругу і струм зможе проходити через пристрій з більшою швидкістю. Про це розповідає Мартін Кубалл, фізик з Брістольського університету, який очолює проект з gan в галузі енергетики.
В результаті, GaN набагато ефективніше своїх кремнієвих аналогів, що також дозволяє скоротити і 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 зменшити споживання енергії на 10 або 25 відсотків.
Крім того, нітрид галію краще витримує високі температури, що дозволяє використовувати його в дуже агресивному середовищі.
До речі, цей матеріал вже давно домінує в іншій галузі виробництва — в 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.
То чому ви не можете 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 зазначає, що нітрид галію також має свої слабкі місця, і варто дослідити їх усі, перш ніж розпочати масове виробництво носіїв на основі нітриду.
Фахівці Anker запевняють, що хоч кремній і дешевше GaN, зарядним пристроям на базі останнього потрібно менше компонентів для повноцінного функціонування, що зрівнює обидва матеріали. Нині багато стартапів працюють над розвитком цієї технології, а значить в 2020-і роки у людства є шанси вийти з кремнієвої ери і увійти в еру нітриду галію.