Anker har debuterte sin lille nye power murstein, og selskapet er kreditering av sin lille størrelse med den komponenten som den bruker i stedet for på silisium: gallium nitride (GaN). Det er det siste eksempelet på den voksende populariteten av dette gjennomsiktig, glass-aktig materiale som en dag vil kunne løsne silisium og kutte energiforbruket over hele verden.
I flere tiår nå, silisium har vært ryggraden i teknologibransjen, men vi er “å nå en teoretisk grense på hvor mye det kan bli bedre, sier Danqing Wang, en stipendiat ved Harvard University som utfører GaN forskning. Alle materialer har en “band gap”, som er knyttet til hvor godt de kan lede strøm. GaN har et bredere band gap enn silisium, som betyr at den kan opprettholde høyere spenning enn silisium kan overleve, og gjeldende kan kjøre gjennom enheten mer raskt, sier Martin Kuball, en fysiker ved Universitetet i Bristol som leder et prosjekt på GaN i kraftelektronikk. (I videoen ovenfor, Kuball bidrar til å forklare GaN som Randen Science team tårer hverandre ankers ny lader.)
“Det tar litt innsats for å bytte til gallium nitride.”
Som et resultat, GaN elektronikk er langt mer effektive enn sine silicon kolleger, og de taper mindre energi. “Du kan gjøre ting som er veldig små, eller du kan pakke flere GaN i samme område, sier Wang. “Resultatene er bedre.” Og når du mister mindre energi, ikke bare kan du gjøre lading mindre enheter, men du kan også bruke mindre strøm i første omgang. I henhold til Kuball, erstatte alle gjeldende elektronikk med GaN potensielt kan kutte strømforbruket med 10 eller 25 prosent.
Pluss, fordi GaN kan overleve ved høyere temperaturer enn silisium, ved hjelp av det kan påvirke design i mer kompliserte miljøer. Akkurat nå, elektronikken i en bil er montert langt borte fra motoren for å holde dem fra å bli for varm, sier Kuball. GaN sletter denne begrensningen og kunne åpne opp for nye muligheter som endrer hvordan biler er designet i fremtiden.
Materialet har lenge vært dominerende i et annet område: lasere og fotonikk. GaN er en av de få materialet til å gi av blått lys; det er brukt i Blu-rays til å lage disk-leser mulig. Det er også ofte brukt i Led-lys. Wang team er å gjøre små GaN lasere på størrelse med en micron — som er 1/100th størrelsen av en menneskelig hår og for små til å se med det blotte øyet — som kan brukes i mikroskop for å gjøre forskningen mer presis.
Fotonikk til side, hvorfor har vi ikke erstattet silisium med GaN ennå? “Silicon er veldig moden, sier Kuball. “Folk er vant til det og har gjort dette i lang tid, og selvsagt hva du finner når du introdusere en ny type materiale eller elektronisk er at du trenger å holde teste den for pålitelighet.” GaN er ikke et perfekt materiale, legger Wang, fordi noen metoder for økende, kan det forårsake feil som gjør den mindre effektiv.
Men vi er vant til silisium. Det er billig, og alle produksjonsprosesser er allerede satt opp for det. GaN er fortsatt litt dyrere. “Det tar litt innsats for å bytte til gallium nitride,” sier Wang, selv om hun påpeker at noen mennesker er på jakt etter måter å vokse gallium nitride krystaller på toppen av silisium i håp om å dra nytte av eksisterende produksjons-plattformer. For sin del, Anker sier at selv om GaN er dyrere enn silicon akkurat nå, GaN ladere trenger færre komponenter enn silisium-ladere, som gjør at deres konkurransedyktig pris. Selskapet håper å kunne bruke GaN materialer i andre komponenter, inkludert bærbare batterier.
Store produsenter av halvledere, som Texas Instruments og Nexperia har GaN forskningsprogrammer, i henhold til Kuball, og det er ingen mangel på nyetableringer arbeider på teknologi. Likevel, vi har ennå å se den virkelige effekten av GaN i power electronics feltet. “Disse små kort er en fin leketøy, men hvor GaN vil virkelig betyr noe er i omformere for elektriske biler og photovoltaics,” Kuball legger til. I mellomtiden, “det er en kul liten ting til å ha noe mindre.”
Oppdatering 2. November 9:20AM: Dette innlegget har blitt oppdatert til å inkludere en erklæring fra Anker.
Randen Vitenskap på YouTube
Home base for vår utforsking inn i fremtidens vitenskap.
Abonner!