Nos últimos anos, você provavelmente já ouviu falar muito sobre nitreto de gálio ou GaN, quando se trata de carregadores. Muitas empresas que fabricam carregadores e os vendem na Amazon usam o GaN há algum tempo. E agora empresas maiores, como a Apple, estão se envolvendo.
Mas a grande questão é: o que é nitreto de gálio? E os carregadores GaN são melhores do que os carregadores tradicionais de silício que todos conhecemos e amamos? Vamos responder a essas perguntas e um pouco mais neste artigo. Então, aqui está tudo o que você precisa saber sobre os carregadores GaN.
O que é nitreto de gálio?
O nitreto de gálio é um material que realmente ganhou destaque na década de 1990, para semicondutores. Isso foi feito através da fabricação de LEDs. O GaN foi usado pela primeira vez para criar os primeiros LEDs brancos, lasers azuis e telas de LED coloridas que você podia ver à luz do dia.
Agora, parece que o nitreto de gálio será usado para substituir o silício em um muitas outras áreas também. Os fabricantes de silício trabalham há décadas para melhorar os transistores baseados em silício. De acordo com a Lei de Moore, o número de transistores em um circuito integrado de silício pode dobrar a cada dois anos.
A produção de transistores GaN aumentou em 2006. Processadores de fabricação aprimorados significavam que o GaN seria fabricado nas mesmas instalações como transistores de silício. Isso ajuda a manter os custos baixos e incentiva mais fabricantes de silício a usar o GaN para produzir transistores.
Por que o GaN é melhor que o silício?
O maior benefício que o GaN tem sobre o silício é: eficiência energética. Os sistemas GaN explicaram isso aqui:
“Todos os materiais semicondutores têm o que é chamado de bandgap. Esta é uma faixa de energia em um sólido onde não podem existir elétrons. Simplificando, um bandgap está relacionado a quão bem um material sólido pode conduzir eletricidade. O nitreto de gálio tem um bandgap de 3,4 eV, comparado ao bandgap de 1,12 eV do silício. O bandgap mais amplo do nitreto de gálio significa que ele pode sustentar voltagens mais altas e temperaturas mais altas que o silício.”
Outro fabricante de GaN, Efficient Power Conversion Corporation, afirmou que o GaN é capaz de conduzir elétrons 1.000 vezes mais eficientemente que o silício, com menor custos de fabricação.
O que isso significa é que, com uma eficiência de bandgap mais alta, a corrente pode passar por um chip GaN mais rápido do que um chip de silício. Isso pode resultar em recursos de processamento mais rápidos no futuro. Basicamente, em termos leigos, os chips feitos com GaN serão mais rápidos, menores e mais eficientes em termos de energia. Sem falar que é mais barato (eventualmente) que os chips de silício.
Quais são as vantagens de ter um carregador GaN?
A maior vantagem de ter um carregador GaN, para o usuário, é, o tamanho. Os carregadores GaN são normalmente cerca de 50% menores que os carregadores de silício equivalentes. O que significa que eles caberão mais facilmente na sua bolsa e não atrapalharão tanto. Um carregador de 100 W GaN às vezes é menor que um carregador de silício de 5 W, o que é insano.
Por que ele pode ser tão menor? Bem, o nitreto de gálio é capaz de conduzir tensões muito mais altas ao longo do tempo do que o silício. Portanto, o GaN não é apenas mais eficiente na transferência de corrente, mas também significa que menos energia é perdida para o calor. Isso ocorre porque os componentes são mais eficientes em passar energia para seus dispositivos e isso exigirá menos deles.
Também existem outros benefícios ao usar o GaN. 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 são mais caros que os semicondutores de silício. Mas, devido à eficiência aprimorada, há uma dependência reduzida de materiais adicionais. Isso inclui coisas como dissipadores de calor, filtros e elementos de circuito. Um fabricante estimou que a economia de custos é de cerca de 10-20% nesta área. E isso pode melhorar ainda mais quando os semicondutores GaN forem produzidos em maior escala.
E um benefício que você pode não pensar é uma conta de energia mais baixa. Como seu carregador é mais eficiente, significa que há menos desperdício de energia. Você não verá um grande impacto e possivelmente nem mesmo qualquer impacto em sua conta. Mas isso nos ajuda a ser mais verdes.
Quais são os melhores carregadores de nitreto de gálio disponíveis hoje?
A Anker foi uma das primeiras empresas a realmente adotar Nitreto de Gálio para seus carregadores. E agora tem muitos, muitos carregadores que usam GaN. Mas eles não estão sozinhos. Aqui estão três ótimos carregadores GaN que você pode adquirir hoje.
Carregador USB-C duplo de 40 W da Spigen
Este carregador da Spigen é um carregador dual-USB-C, que pode produzir 40W no total, ou 30W em cada porta. Spigen diz que este carregador é cerca de 40% menor do que a maioria dos outros carregadores USB-C de 40W no mercado. Também é mais legal e cerca de 3,1x mais rápido.
Carregador USB-C Spigen 40W-Amazon
Carregador Anker Nano II
A Anker tem um carregador de 65W bastante impressionante feito com GaN. Este carregador aqui tem aproximadamente o mesmo tamanho do carregador de 5W que a Apple enviou com seus iPhones até o iPhone 12 em 2020. O que é bastante impressionante. E pode ser usado em seus smartphones, tablets e até mesmo laptops nesta velocidade de 65W.
Carregador Anker Nano II-Amazon
Carregador UGREEN Nexode 100W USB-C
Agora, a UGREEN também foi rápida na tendência GaN. Este é o carregador Nexode 100W e possui três portas USB-C junto com uma porta USB-A. Ele pode fazer até 100W de qualquer uma das portas USB-C, mas quanto mais coisas você conectar, mais lento ele funcionará. Portanto, tenha isso em mente aqui.
Carregador UGREEN Nexode 100W USB-C
Por que os carregadores de silício ainda existem?
Como em tudo, isso se resume a dinheiro.
Como fabricamos semicondutores com silício há tanto tempo, o custo é muito menor do que com nitreto de gálio. Isso porque ainda não há muitas coisas sendo fabricadas com GaN. É principalmente apenas carregadores. Sem mencionar o fato de que apenas alguns fabricantes de carregadores estão produzindo com GaN no momento.
Não são muitos os fabricantes de carregadores que estão usando GaN no momento, mas isso provavelmente mudará nos próximos anos. À medida que mais e mais pessoas querem ver carregadores GaN, entre outras coisas. E à medida que mais pessoas começam a perceber os recursos do nitreto de gálio.
O GaN pode ser usado para mais do que apenas carregar?
O nitreto de gálio não se limita apenas a carregar, é exatamente aí que ele teve o maior efeito até agora. Como mencionado anteriormente, o GaN foi usado principalmente com LEDs na década de 1990. Os players de Blu-ray também o usaram como um laser azul baseado em GaN. O laser tinha um comprimento de onda de 405 nm mais curto, permitindo ler informações mais próximas e com melhor precisão. É por isso que os discos Blu-ray podem conter mais informações em comparação com os DVDs.
Desde 2010, o GaN tem sido usado em aplicações militares. Sendo instalado em radares ativos de varredura eletrônica, o que permitiu ao Exército dos EUA colocar em campo sistemas com melhor mobilidade e menor custo, exigindo menos pessoal.
Podemos ver o GaN usado em outros chips, como os semicondutores usados para alimentar seu smartphone ou seu computador. Mas isso ainda está longe e, honestamente, provavelmente será a última coisa para a qual o GaN é usado. A maioria das coisas fará a transição para o GaN do Silício, porém, a questão é: quanto tempo levará.
O nitreto de gálio é o futuro
Está bem claro que os benefícios do O nitreto de gálio supera em muito os de silício. Realmente a única coisa que está no caminho agora, é o custo de fabricação. Mas já vimos alguns dos maiores players do setor de tecnologia começarem a migrar para o GaN para seus carregadores.
Por exemplo, a Apple está usando o GaN para seu carregador que vem com o MacBook Pro 16. Embora seja apenas um carregador da Apple, isso é um começo e um movimento na direção certa.
É uma pequena quantidade de carregadores USB-C no mercado hoje, mas isso provavelmente não durará muito longo.