Qué son los cargadores de GaN

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Muchos teléfonos inteligentes de alta gama ya no incluyen cargadores en la caja. Esto significa que debe usar su antiguo adaptador de pared USB o comprar un bloque de carga por separado.

Pero, con nuestro creciente número de engranajes alimentados por USB, ¿es prudente comprar un adaptador USB de un solo puerto? Y, si tiene varios dispositivos de carga rápida, ¿cómo puede cargar rápidamente simultáneamente con un solo adaptador?

Aquí es donde entra el cargador de GaN. Pero, ¿qué es? Aquí hay un vistazo al futuro cargando ladrillos, computadoras y más.

Cómo funcionan los cargadores rápidos

Los primeros teléfonos inteligentes tenían baterías limitadas a velocidades de carga de cinco vatios. Los fabricantes hicieron esto para evitar el sobrecalentamiento de una batería, lo que podría reducir su vida útil o incluso causar fallas catastróficas.

Sin embargo, a medida que surgieron nuevas tecnologías, las baterías comenzaron a tener una mayor capacidad en la cantidad de carga que contienen y la energía que pueden usar para recargarse. Y, para asegurarse de que no usan demasiada energía, lo que se traduce en más calor, los fabricantes implementaron circuitos internos que controlaban el flujo.

Este sistema sabe cuánto voltaje y amperaje puede aceptar su batería y, por lo tanto, se comunicará con el bloque de carga. El teléfono también puede indicarle al bloque de carga el tipo de cable USB que está usando, cuánto está cargada la batería, así como varios otros detalles.

Esencialmente, los ladrillos de carga USB modernos son computadoras en sí mismas. Tienen pequeñas placas que procesan la información de su dispositivo y ajustan su salida según sea necesario. Sin embargo, debido a este requisito, los cargadores se han vuelto más grandes y pesados.

El secreto del nitruro de galio

Aquí es donde entra el nitruro de galio. Como probablemente sepa, las computadoras de hoy están hechas de chips de silicio. Esto sucedió porque el silicio es un elemento abundante y relativamente fácil de trabajar. También es un excelente semiconductor debido a sus propiedades eléctricas ajustables.

Sin embargo, se descubre que el nitruro de galio o GaN es una alternativa más nueva y mejor al silicio. Este material es mejor para conducir un voltaje más alto durante más tiempo en comparación con el silicio. Las corrientes eléctricas también viajan más rápido a través de él, lo que permite un procesamiento más rápido.

Esta mejor conductividad conduce a una mayor eficiencia. Eso es porque no necesita tanta energía para obtener la misma salida en comparación con los transistores de silicio. También permitió a los fabricantes crear chips en una forma más densa y compacta, ya que menos energía significaba menos calor. Los chips GaN también tienen una mayor capacidad de voltaje y son más resistentes al calor, perfectos para aplicaciones de transferencia de energía.

Todas estas propiedades hacen que GaN sea perfecto para las tecnologías de carga. Puede generar la misma potencia que los chips de silicio sin requerir tanto espacio, producir menos calor a pesar de tener un alto vataje y es más eficiente en el consumo de energía. Es por eso que puede comprar pequeños bloques de energía de GaN que pueden cargar rápidamente varios dispositivos mientras conservan el mismo tamaño que su cargador estándar.

Más allá de la carga

Los chips GaN no se limitan a las tecnologías de carga. De hecho, en la década de 1990, GaN se utilizó principalmente en LED. Este material permitió el desarrollo de LED blancos y pantallas LED brillantes y visibles a la luz del día.

Los reproductores de Blu-ray también lo usaron como un láser azul basado en GaN. Este láser tenía una longitud de onda más corta de 405 nm, lo que le permitía leer información más de cerca y con mayor precisión. Es por eso que los discos Blu-ray pueden contener más información en comparación con los DVD.

Las infraestructuras inalámbricas y de radiofrecuencia también utilizan chips basados ​​en GaN debido a su funcionamiento eficiente en entornos de alta tensión. Incluso puedes encontrarlo en coches eléctricos, gracias a sus propiedades resistentes al calor.

Los chips de GaN también encontraron aplicaciones militares. Desde 2010, se han instalado en radares de matriz de escaneado electrónico activos, lo que permite al Ejército de los EE. UU. Colocar sistemas en el campo con mejor movilidad y menor costo al tiempo que requiere menos personal.

Por qué no tenemos computadoras con galio

Una de las principales razones por las que aún no tenemos computadoras con galio es el costo. Aunque se espera que la tecnología de silicio alcance el límite teórico de su desarrollo en unos pocos años, la mayor parte de la infraestructura de chips se basa en ella, lo que hace que los chips de silicio estén ampliamente disponibles.

Esta omnipresencia lo hace económico y fácil de producir. Dado que ha estado en uso durante más de 50 años, ya es tecnología estándar. Por ahora, la mayoría de los fabricantes de chips se apegan al silicio porque es lo que demanda el mercado.

Además, cambiar a chips de GaN requiere una gran inversión en nuevos diseños, procesos y equipos. Las empresas deberán adaptar sus sistemas para poder trabajar tanto con silicio como con material de GaN.

Aparte del costo, los procesos de fabricación de GaN necesitan más refinamiento. En el año 2000, los cristales de silicio fabricados solo tenían cien defectos o menos por centímetro cuadrado. Por otro lado, GaN tenía aproximadamente diez millones de veces más impurezas.

Desde entonces, esto ha mejorado a niveles más manejables, pero aún no es tan eficiente de producir en comparación con el silicio. Sin embargo, a medida que se realiza más investigación y desarrollo sobre el nitruro de galio, podemos esperar que su producción esté a la par o incluso mejor que la del silicio.

El límite del silicio

Lo que eventualmente impulsará la adopción generalizada de la tecnología GaN es el límite de silicio. Después de todo, nuestra tendencia tecnológica se basa en una mejor miniaturización y eficiencia.

Por ejemplo, las computadoras alguna vez fueron máquinas del tamaño de una habitación que usaban tubos de vacío colosales que requerían mucha energía para funcionar. La invención del semiconductor de silicio nos permitió entonces empaquetar la misma potencia en un chip del tamaño de una uña.

Es por eso que su reloj inteligente de hoy es más poderoso que la computadora a bordo del Apollo 11 que llevó a los primeros humanos a la luna en 1969.

En 1965, Gordon Moore, director de investigación y desarrollo de Fairchild Semiconductor y futuro presidente de Intel Corporation, dijo que los transistores en chips integrados se duplicarían cada dos años.

Esta predicción se mantuvo en gran parte cierta. En 1971, los chips tenían menos de 5.000 transistores. Pero hoy, incluso los procesadores móviles tienen más de 10 mil millones de transistores. Los últimos procesadores de consumo cuentan con un transistor de 5 nm y esperamos que se reduzca a 2 nm en 2024.

Sin embargo, aunque los fabricantes todavía encuentran una manera de miniaturizar el silicio, pronto llegaremos a sus límites físicos. El átomo de silicio tiene un tamaño de aproximadamente 0,2 nm, lo que hace que los transistores de corriente tengan aproximadamente 25 átomos de ancho.

El proceso de 2 nm significa que solo tendremos unos diez átomos de silicio por transistor. Si vamos por debajo de eso, el transistor se vuelve inestable y difícil de controlar.

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Fecha actualización el 2021-09-19. Fecha publicación el 2021-09-19. Categoria: computadoras Autor: Oscar olg Mapa del sitio Fuente: makeuseof