Galliumnitrid (GaN)-Ladegeräte waren auf der CES 2020 überall zu finden. Diese moderne Alternative zu Silizium bedeutet, dass kleinere, effizientere Ladegeräte und Power Bricks auf dem Weg sind. So funktioniert das.
Inhaltsverzeichnis
Die Vorteile eines Galliumnitrid-Ladegeräts
GaN-Ladegeräte sind physikalisch kleiner als aktuelle Ladegeräte. Dies liegt daran, dass Galliumnitrid-Ladegeräte nicht so viele Komponenten benötigen wie Silizium-Ladegeräte. Das Material ist in der Lage, im Laufe der Zeit weit höhere Spannungen zu leiten als Silizium.
GaN-Ladegeräte sind nicht nur effizienter bei der Stromübertragung, sondern bedeuten auch, dass weniger Energie durch Wärme verloren geht. Es geht also mehr Energie in das, was Sie aufzuladen versuchen. Wenn Komponenten effizienter Energie an Ihre Geräte weiterleiten, benötigen Sie im Allgemeinen weniger davon.
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1. Es ist 50 % kleiner als ein normales 61-W-MacBook-Ladegerät
2. Es ist 2,5-mal schneller als ein Standardausgang von 1A
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— RAVPower (@RAVPower) 9. Januar 2020
Infolgedessen werden GaN-Power-Bricks und -Ladegeräte mit zunehmender Verbreitung der Technologie merklich kleiner. Es gibt auch andere Vorteile, wie eine höhere Schaltfrequenz, die eine schnellere drahtlose Energieübertragung ermöglicht, und größere „Luftspalte“ zwischen Ladegerät und Gerät.
Derzeit kosten GaN-Halbleiter im Allgemeinen mehr als Silizium. Aufgrund der verbesserten Effizienz ist jedoch die Abhängigkeit von zusätzlichen Materialien wie Kühlkörpern, Filtern und Schaltungselementen geringer. Ein Hersteller rechnet in diesem Bereich mit Kosteneinsparungen von 10 bis 20 Prozent. Dies könnte sich noch weiter verbessern, sobald der wirtschaftliche Nutzen der Großserienproduktion einsetzt.
Sie können sogar ein wenig Geld bei Ihrer Stromrechnung sparen, da effizientere Ladegeräte weniger Energie verschwenden. Erwarten Sie jedoch keine großen Veränderungen bei Geräten mit relativ geringem Stromverbrauch, wie Laptops und Smartphones.
Was ist Galliumnitrid?
Galliumnitrid ist ein Halbleitermaterial, das in den 1990er Jahren durch die Herstellung von LEDs bekannt wurde. GaN wurde verwendet, um die ersten weißen LEDs, blauen Laser und Vollfarb-LED-Displays herzustellen, die man bei Tageslicht sehen konnte. In Blu-ray-DVD-Playern erzeugt GaN das blaue Licht, das die Daten von der DVD liest.
Es scheint, dass GaN bald Silizium in vielen Bereichen ersetzen wird. Siliziumhersteller arbeiten seit Jahrzehnten unermüdlich daran, Transistoren auf Siliziumbasis zu verbessern. Gemäß Moores Gesetz (benannt nach dem Mitbegründer von Fairchild Semiconductor und später dem CEO von Intel, Gordon Moore), verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren in einer integrierten Siliziumschaltung etwa alle zwei Jahre.
Diese Beobachtung wurde 1965 gemacht und war für die letzten 50 Jahre weitgehend zutreffend. 2010 verlangsamte sich die Halbleiterentwicklung jedoch erstmals unter diesem Tempo. Viele Analysten (und Moore selbst) sagen voraus, dass das Mooresche Gesetz bis 2025 veraltet sein wird.
Die Produktion von GaN-Transistoren wurde 2006 hochgefahren. Dank verbesserter Herstellungsverfahren können GaN-Transistoren in den gleichen Anlagen wie der Siliziumtyp hergestellt werden. Dies hält die Kosten niedrig und ermutigt mehr Siliziumhersteller, stattdessen GaN zur Herstellung von Transistoren zu verwenden.
Warum ist Galliumnitrid Silizium überlegen?
Die Vorteile von GaN im Vergleich zu Silizium laufen auf die Energieeffizienz hinaus. Als GaN Systems, ein auf Galliumnitrid spezialisierter Hersteller, erklärt:
„Alle Halbleitermaterialien haben eine sogenannte Bandlücke. Dies ist ein Energiebereich in einem Festkörper, in dem keine Elektronen existieren können. Einfach ausgedrückt hängt eine Bandlücke damit zusammen, wie gut ein festes Material Elektrizität leiten kann. Galliumnitrid hat eine Bandlücke von 3,4 eV, verglichen mit der Bandlücke von Silizium von 1,12 eV. Die größere Bandlücke von Galliumnitrid bedeutet, dass es höheren Spannungen und höheren Temperaturen standhalten kann als Silizium.“
Efficient Power Conversion Corporation, ein weiterer GaN-Hersteller, angegeben dass GaN in der Lage ist, Elektronen 1.000-mal effizienter zu leiten als Silizium, und das bei geringeren Herstellungskosten.
Eine höhere Bandlückeneffizienz bedeutet, dass der Strom einen GaN-Chip schneller passieren kann als einen Siliziumchip. Dies könnte in Zukunft zu schnelleren Verarbeitungsmöglichkeiten führen. Einfach ausgedrückt: Chips aus GaN werden schneller, kleiner, energieeffizienter und (letztendlich) billiger sein als Chips aus Silizium.
Wo Sie heute ein GaN-Ladegerät kaufen können
Obwohl sie noch nicht weit verbreitet sind, können Sie Ladegeräte mit GaN-Technologie von Unternehmen wie . kaufen Anker und RAVPower. Dies sind USB-C-Ladegeräte, die USB-C-Stromversorgung für moderne Laptops ermöglichen.
Der Anker PowerPort Atom PD1 ist ein 30-Watt-Ladegerät mit Schnellladefunktion. Es wurde für Telefone, Tablets, Laptops und mehr entwickelt. Sie werden feststellen, dass es etwa 40 Prozent kleiner ist als ein Ladegerät, das keine GaN-Technologie verwendet. Anker produziert auch die 60 Watt PowerPort Atom PD2—mit zwei USB-C-Anschlüssen, sodass Sie mehrere Geräte gleichzeitig aufladen können — und den vier Anschlüssen PowerPort Atom III Slim.
RAVPower hat eine ähnliche Aufstellung. Es ist PD-Pionier 30W liefert einen bescheidenen Durchsatz mit einem USB-C-Port. Der kräftigere PD-Pionier 61W verarbeitet mehr Strom, beherbergt aber immer noch nur einen USB-C-Anschluss. Wenn Sie eines dieser Ladegeräte verwenden möchten, muss Ihr Laptop USB-C-Stromversorgung unterstützen.
Andere GaN-Ladegeräte, wie die Aukey auf der CES 2020 gezeigt hat, wird erst im Laufe dieses Jahres verfügbar sein. Wir gehen jedoch davon aus, bald noch viele weitere auf dem Markt zu sehen.
Das vielleicht aufregendste GaN-Ladegerät am Horizont ist das HyperJuice von Sanho. Sanho wurde erfolgreich auf Kickstarter finanziert (mehr als 2 Millionen US-Dollar gesammelt) und beabsichtigt, bis Februar 2020 das weltweit erste (und kleinste) 100-Watt-USB-C-Ladegerät an Unterstützer zu liefern. Dies wird das erste sein, das High-End mit Strom versorgen und aufladen kann Laptops wie das MacBook Pro.
Die gute Nachricht ist, dass keines dieser Ladegeräte besonders teuer ist. Der 61-Watt-RAVPower wird für rund 40 US-Dollar verkauft, und Sanho hat eine Preisspanne zwischen 50 und 100 US-Dollar für die Einzelhandelsversion seines 100-Watt-Ladegeräts angekündigt. Als Referenz ein brandneues Apple 96-Watt-USB-C-Netzteil Es kostet 79 US-Dollar und ist erheblich größer und schwerer als das HyperJuice in Kreditkartengröße.
Die Ladegeräte der Zukunft
Sie werden wahrscheinlich nicht viele GaN-Ladegeräte in freier Wildbahn sehen, bis große Hardwarehersteller wie Apple und Samsung damit beginnen, sie in ihre neuen Computer und Smartphones aufzunehmen.
Denken Sie darüber nach – wann haben Sie das letzte Mal ein Ladegerät gekauft? Wie viele der Ladegeräte, die in Ihrem Haus oder Büro angeschlossen sind, wurden mit einem früheren Kauf geliefert?
Wenn Sie sich entscheiden, die Ladevorteile von GaN jetzt zu nutzen, können Sie dies tun, ohne die Prämie zu zahlen, die normalerweise mit Spitzentechnologie verbunden ist.