Công nghê sạc GaN (Gallium Nitride) là gì ? - Bí mật về chiếc 'chìa khóa tương lai' của thị trường di động

Có thể bạn chưa được nghe nhiều về Gallium Nitride (GaN), nhưng nó là loại công nghệ đang ngày càng trở nên quan trọng hơn, đặc biệt trên lĩnh vực smartphone.

Gallium Nitride là gì, và nó mang lại những gì?

- GaN (Gallium Nitride) là một loại vật liệu tương đối mới có thể được sử dụng để sản xuất chất bán dẫn. Ưu điểm chính của thành phần GaN so với thành phần dựa trên Silicon truyền thống là hiệu quả. Trong ứng dụng của các thiết bị nguồn, GaN FET có thể giảm tổn thất năng lượng ít hơn tới 40% trong khi đồng thời có footprint nhỏ hơn 15 lần. Navitas là nhà cung cấp IC chính đằng sau rất nhiều bộ sạc GaN.

- Với sự trợ giúp của IC GaN , bộ sạc USB-C và USB-A ở thời điểm hiện tại đã có thể được làm nhỏ hơn nhiều. Một bộ sạc có kích thước bộ sạc điện thoại thông minh giờ đây có thể dễ dàng cung cấp năng lượng cho các thiết bị lớn hơn như máy tính xách tay.

Các đặc tính của GaN bao gồm: giới hạn chịu nhiệt cao hơn, khả năng xử lý điện năng cao, và có độ di động điện tử cao gấp 1.000 lần so với silicon. Tuy nhiên, GaN không thực sự là giải pháp thay thế hoàn toàn cho transistor bằng silicon vốn đang được sử dụng trong các vi xử lý ứng dụng công suất thấp trên các thiết bị điện tử ngày nay. Thay vào đó, tính hiệu quả của GaN chủ yếu phát huy trong các tình huống đòi hỏi điện năng cao hơn (những trường hợp mà band-gap giữa 3.4eV và 1.1eV thực sự thể hiện rõ).

Đối với các thiết bị điện tử, GaN đặc biệt hấp dẫn khi xét đến công nghệ ăng-ten radio 5G và công nghệ điện năng, cũng như các linh kiện sạc siêu nhanh. Điểm mấu chốt cần nhớ là trong một khoảng không gian nhỏ hơn, GaN sẽ hiệu quả hơn các linh kiện silicon truyền thống về mặt nhiệt năng và điện năng.

Các loại củ sạc Gallium Nitride

Người dùng smartphone ngày càng quen thuộc hơn với công nghệ sạc siêu nhanh. Ngày nay, 30W – 40W đã rất phổ biến, thậm chí một số công ty còn cung cấp các củ sạc với công suất 60W. Những củ sạc với công suất cao này có kích cỡ ngày càng lớn và tỏa nhiều nhiệt hơn so với những củ sạc công suất thấp.

Nhờ chuyển sang GaN, kích cỡ những củ sạc sẽ được thu nhỏ lại, ngoài ra còn đảm bảo sạc mát hơn, an toàn hơn. Dòng điện từ củ sạc truyền sang thiết bị cũng hiệu quả hơn nhờ sử dụng chất liệu Gallium Nitride. Điều này càng quan trọng hơn trên các thiết bị điện năng cao. Ví dụ, laptop đòi hỏi nhiều điện để sạc hơn so với điện thoại và thường đi kèm những củ sạc cỡ lớn. GaN có thể giúp giải phóng laptop và các thiết bị công suất cao khác thông qua các củ sạc cỡ nhỏ hơn.

Ví dụ, củ sạc GaN mới của Baseus cải thiện hiệu quả điện năng đến 40%. Có các loại sạc công suất 30W, 60W, và 65W dành cho laptop smartphone , table

Với Gallium Nitride, các củ sạc laptop nay sẽ không còn hình dáng như những cục gạch cồng kềnh nữa. Vì công nghệ này vẫn đắt đỏ hơn so với khi dùng các chất liệu bán dẫn truyền thống, nên ngay lúc này, bạn chưa nên trông chờ mọi nhà sản xuất sẽ chuyển sang công nghệ GaN thay vì silicon như họ vẫn sử dụng từ trước đến nay.

GaN và 5G

Gallium Nitride còn giúp giải quyết những thách thức công nghệ liên quan công nghệ không dây 5G. Nhu cầu băng thông lớn hơn, ở những tần số cao hơn, đòi hỏi phải sử dụng nhiều điện năng hơn và tỏa ra lượng nhiệt lớn hơn – GaN là một giải pháp rất phù hợp cho tình huống này.

Như ở trên đã nói, GaN có độ di động điện tử cao hơn so với các hợp chất silicon. Điều này biến nó thành chất liệu phù hợp cho các tần số dưới 6GHz và thậm chí là mmWave vốn vượt quá 10GHz, có thể đạt đến tối đa 100GHz. Cộng thêm đặc tính có thể xử lý mức điện năng cao và tỏa nhiệt thấp, hợp chất này rõ ràng vượt trội hơn so với silicon trong việc đáp ứng các yêu cầu quan trọng của trạm gốc 5G.

Điểm trừ lớn nhất của GaN là giá cả và tính phổ biến. Dù thông qua các nghiên cứu, công nghệ này dần có giá tốt hơn, nhưng những lợi ích lớn nhất của nó vẫn là trên lĩnh vực công nghệ mmWave tần số rất cao. GaN sẽ khó cạnh tranh được với tính kinh tế vĩ mô của silicon khi xét đến 5G dưới 6GHz.

Tóm lại, Gallium Nitride nhiều khả năng sẽ là một chất liệu quan trọng để cải thiện hiệu quả của công nghệ 5G sắp trở nên phổ biến. Bạn cũng sẽ thấy GaN hiện diện trong những củ sạc thế hệ mới, và sự thật là GaN đang là một ngôi sao mới trên thị trường sạc nhanh hiện nay.