GaN atau gallium nitride, pengganti silikon yang layak (dan lebih efisien) dalam perlombaan miniaturisasi

Meskipun tidak terlalu terlihat, industri elektronik membutuhkan waktu mencari pengganti silikon veteran. Bahan yang telah digunakan selama beberapa dekade sebagai dasar produk elektronik semakin mendekati batas teoretisnya, dan telah ada perkembangan yang berlangsung selama beberapa waktu untuk menemukan apa yang akan menjadi langkah evolusi besar berikutnya di industri.

Salah satu opsi di atas meja adalah bahwa dari gallium arsenide, semikonduktor yang aneh, dalam keadaan yang tepat, memungkinkan konduktivitas yang lebih besar daripada silikon itu sendiri. Tetapi komponen alternatif lain dari silikon lebih dekat dengan kenyataan, dan komponen itu tidak lain adalah gallium nitride. Ya, gallium di mana-mana. Mari kita lihat mengapa ini sangat menarik.

Apa itu gallium nitride

Seperti yang ditunjukkan Wikipedia, gallium nitride adalah paduan semikonduktor biner. Di satu sisi kita menemukan nitrogen dan di sisi lain galium, dan ketika digabungkan mereka terbentuk bahan yang cukup keras dan tahan dengan struktur kristal. Dengan demikian, itu juga telah menguntungkan menjadi bahan dengan sifat optik tidak seperti silikon buram, yang merupakan bahan yang sekarang digunakan sebagai dasar dari banyak komponen elektronik.

Gallium nitride bukanlah orang asing atau pendatang baru di industri, dan buktinya telah digunakan selama beberapa dekade sebagai bagian mendasar dari lampu LED (itu adalah salah satu dari sedikit yang mampu memancarkan cahaya biru) dan bahkan dalam pembaca Blu. sinar. Gallium nitrida juga memiliki bandwidth antara kekuatannya, karena dengan 3.4eV ^ 2 Itu dapat digunakan dari perangkat optoelektronik ke perangkat frekuensi tinggi.

Gallium nitride sudah digunakan dalam pencahayaan LED dan bahkan pada laser pembaca Blu-ray, karena kemampuannya menghasilkan cahaya biru

Untuk menempatkan diri kita dalam konteks, silikon memiliki bandwidth energi (band terlarang) sebesar 1,11eV ^ 2, tiga kali lebih kecil dari gallium nitride. Salah satu keuntungan dari gallium nitride ini adalah bahwa ini bukan semikonduktor eksklusif dan beberapa produsen mulai menggunakannya untuk menemani komponen silikon, sebagai bentuk "doping" ini, membuatnya lebih efisien dan dengan penurunan berat badan yang lebih rendah energik Karena ya, gallium nitride "kehilangan" antara 10% dan 25% lebih sedikit energi daripada silikon saat ini.

Gallium nitride mendekati ponsel

Sudah pada tahun 2018, Anker, produsen baterai eksternal terkenal untuk telepon seluler, laptop dan aksesori lainnya, mengedarkan pengisi daya yang fitur utamanya adalah menggunakan gallium nitride, GaN, sebagai pengganti silikon untuk elektronik internal. Hal ini menyebabkan, antara lain, pengisi daya itu ukuran yang lebih kecil dari biasanya berkat karakteristik lain dari gallium nitride: menjadi lebih efisien, ia dapat melakukan hal yang sama seperti silikon dengan ukuran yang lebih kompak, atau menggandakan efisiensinya dalam ukuran yang sama.

Martin Kuball, seorang profesor di University of Bristol dan seorang ahli fisika di kepala sebuah proyek untuk studi gallium nitride, mengatakan bahwa komponen yang diproduksi pada GaN lebih efisien daripada yang dibangun di atas silikon. "Kamu bisa melakukan hal-hal kecil dengan Gan, atau kamu bisa menggunakan lebih banyak GaN di ruang yang sama. Kinerja lebih baik." Jadi komponen dengan GaN tidak hanya bisa (dan sudah) lebih kecil dari yang berbasis silikon tetapi juga lebih efisien: mereka kehilangan lebih sedikit energi dan juga membutuhkan lebih sedikit energi untuk berfungsi.

Gallium nitride tidak hanya dapat menjadi bagian dari aksesori ponsel eksternal tetapi juga komponen internal: prosesor, memori, kamera, baterai …

Gallium nitride sekali lagi mendekati ponsel melalui pengisi daya yang disajikan oleh Xiaomi bersamaan dengan Xiaomi Mi 10 dan Xiaomi Mi 10 Pro terbaru (Apple bekerja pada yang serupa). Pengisi daya, yang mendukung aliran daya konstan pada 65W, Ini sekitar 50% lebih kecil dari pengisi daya kompetitif dalam langkah energik yang sama. Oleh karena itu logis, bahwa baik Xiaomi itu sendiri dan Huawei, OPPO, Samsung dan Apple memiliki rencana untuk masa depan untuk gallium nitride ini, kita akan melihat apakah sepenuhnya dimasukkan ke dalam ponsel atau memulai jalan dengan aksesori ekosistem Anda.

Jadi, gallium nitride, yang penggunaannya masih dalam penelitian dan penerapannya terus dalam proses perbaikan, bisa menggantikan silikon dalam jangka menengah Meskipun ini adalah bahan yang sangat matang dan dapat diandalkan di industri. Penerapannya dimungkinkan tidak hanya di prosesor tetapi juga di semua jenis semikonduktor yang merupakan bagian dari konstruksi komputer dan ponsel. Memori yang lebih kecil, penyimpanan yang lebih ringkas, sensor kamera yang lebih halus dan bahkan prosesor yang lebih padat. Semua ini lebih efisien di tingkat energi. Kita akan melihat berapa lama industri perlu menerapkan galium nitrida dengan serius.

Bagikan GaN atau gallium nitride, pengganti silikon yang layak (dan lebih efisien) dalam perlombaan miniaturisasi