O que é um carregador GaN e por que você deseja um?

O carregador Aukey Omnia de 100 watts.
Justin Duino

Os carregadores de nitreto de gálio (GaN) estiveram em todos os lugares na CES 2020 . Esta alternativa moderna ao silício significa que carregadores menores e mais eficientes e blocos de energia estão a caminho. É assim que funciona.

As vantagens de um carregador de nitreto de gálio

Os carregadores GaN são fisicamente menores do que os carregadores atuais. Isso ocorre porque os carregadores de nitreto de gálio não requerem tantos componentes quanto os carregadores de silício. O material é capaz de conduzir tensões muito mais altas ao longo do tempo do que o silício.

Os carregadores de GaN não são apenas mais eficientes na transferência de corrente, mas também significa que menos energia é perdida para o calor. Então, mais energia vai para tudo o que você está tentando carregar. Quando os componentes são mais eficientes para passar energia para seus dispositivos, você geralmente exige menos deles.

Como resultado, os blocos de energia e carregadores de GaN serão visivelmente menores quando a tecnologia se tornar mais difundida. Existem também outros benefícios, como uma frequência de comutação mais alta que permite uma transferência de energia sem fio mais rápida e maiores “intervalos de ar” entre o carregador e o dispositivo.

Atualmente, os semicondutores GaN geralmente custam mais do que os de silício. No entanto, devido à eficiência aprimorada, há uma dependência reduzida de materiais adicionais, como dissipadores de calor, filtros e elementos de circuito. Um fabricante estima uma economia de custos de 10 a 20 por cento nesta área. Isso pode melhorar ainda mais quando o benefício econômico da produção em grande escala começar.

Você pode até economizar um pouco de dinheiro na conta de luz, pois carregadores mais eficientes significam menos desperdício de energia. Não espere ver uma grande mudança com dispositivos de consumo relativamente baixo, como laptops e smartphones.

O que é nitreto de gálio?

O nitreto de gálio é um material semicondutor que ganhou destaque na década de 1990 com a fabricação de LEDs. GaN foi usado para criar os primeiros LEDs brancos, lasers azuis e telas de LED coloridas que você podia ver à luz do dia. Em leitores de DVD Blu-ray, GaN produz a luz azul que lê os dados do DVD.

Parece que o GaN em breve substituirá o silício em muitas áreas. Os fabricantes de silício trabalharam incansavelmente durante décadas para melhorar os transistores baseados em silício. De acordo com  a Lei de Moore  (em homenagem ao cofundador da Fairchild Semiconductor e, mais tarde, ao CEO da Intel, Gordon Moore), o número de transistores em um circuito integrado de silício dobra a cada dois anos.

Essa observação foi feita em 1965 e, em grande parte, soou verdadeira nos últimos 50 anos. Em 2010, porém, o avanço dos semicondutores desacelerou abaixo desse ritmo pela primeira vez. Muitos analistas (e o próprio Moore) prevêem que a Lei de Moore estará obsoleta em 2025.

A produção de transistores GaN aumentou em 2006. Processos de fabricação aprimorados significam que os transistores GaN podem ser fabricados nas mesmas instalações que os do tipo de silício. Isso mantém os custos baixos e incentiva mais fabricantes de silício a usar GaN para produzir transistores.

Por que o nitreto de gálio é superior ao silício?

Os benefícios do GaN em comparação com o silício se resumem à eficiência energética. Como GaN Systems, um fabricante especializado em nitreto de gálio,  explicou :

“Todos os materiais semicondutores têm o que é chamado de bandgap. Este é um intervalo de energia em um sólido onde nenhum elétron pode existir. Simplificando, um bandgap está relacionado a quão bem um material sólido pode conduzir eletricidade. O nitreto de gálio tem uma diferença de banda de 3,4 eV, em comparação com a diferença de banda de 1,12 eV do silício. O maior intervalo de banda do nitreto de gálio significa que ele pode sustentar tensões e temperaturas mais altas do que o silício. ”

A Efficient Power Conversion Corporation, outro fabricante de GaN, afirmou  que o GaN é capaz de conduzir elétrons 1.000 vezes mais eficientemente do que o silício e, ainda por cima, com custos de fabricação mais baixos.

Uma maior eficiência de bandgap significa que a corrente pode passar por um chip GaN mais rápido do que um de silício. Isso pode resultar em recursos de processamento mais rápidos no futuro. Simplificando, os chips feitos de GaN serão mais rápidos, menores, mais eficientes em termos de energia e (eventualmente) mais baratos do que os feitos de silício.

Onde você pode comprar um carregador GaN hoje

Embora eles ainda não estejam muito difundidos, você pode comprar carregadores que usam a tecnologia GaN de empresas como Anker e RAVPower . Estes são carregadores USB-C capazes de fornecer energia USB-C para laptops modernos.

O Anker PowerPort Atom PD1 é um carregador de 30 watts com capacidade de carregamento rápido. Ele foi projetado para telefones, tablets, laptops e muito mais. Você perceberá que é cerca de 40% menor do que um carregador que não usa a tecnologia GaN. A Anker também produz o PowerPort Atom PD2 de 60 watts  – que tem duas portas USB-C, para que você possa carregar vários dispositivos simultaneamente – e o PowerPort Atom III Slim de quatro portas .

O Anker PowerPort Atom PD 1 ao lado do carregador de laptop de estoque maior.
Anker

RAVPower tem uma formação semelhante. Seu  PD Pioneer 30W  oferece um rendimento modesto com uma porta USB-C. O potente PD Pioneer 61W  lida com mais energia, mas ainda abriga apenas uma porta USB-C. Se você quiser usar um desses carregadores, seu laptop deve ser compatível  com o fornecimento de energia USB-C .

Outros carregadores GaN, como os Aukey exibidos na CES 2020 , não estarão disponíveis até o final deste ano. No entanto, esperamos ver muitos mais no mercado em breve.

Talvez o carregador GaN mais empolgante no horizonte seja o HyperJuice da Sanho . Financiado com sucesso no Kickstarter (arrecadou mais de US $ 2 milhões), Sanho pretende entregar o primeiro (e menor) carregador USB-C de 100 watts do mundo para patrocinadores até fevereiro de 2020. Este será o primeiro que pode alimentar e carregar aparelhos de última geração laptops como o MacBook Pro.

A boa notícia é que nenhum desses carregadores é particularmente caro. O RAVPower de 61 watts é vendido por cerca de US $ 40, e Sanho anunciou uma faixa de preço entre US $ 50 a US $ 100 para a versão de varejo de seu carregador de 100 watts. Para referência, um novo adaptador de energia USB-C de 96 watts da Apple  é vendido por US $ 79 e é consideravelmente maior e mais pesado do que o HyperJuice do tamanho de um cartão de crédito.

Os carregadores do futuro

Você provavelmente não verá muitos carregadores GaN à solta até que grandes fabricantes de hardware, como Apple e Samsung, comecem a incluí-los em seus novos computadores e smartphones.

Pense nisso – quando foi a última vez que você comprou um carregador? Quantos carregadores conectados em sua casa ou escritório vieram com uma compra anterior?

Se você decidir começar a aproveitar os benefícios de cobrança do GaN agora, poderá fazê-lo sem pagar o prêmio normalmente associado à tecnologia de ponta.