Эпоха кремниевых технологий подходит к концу, уступая место новому «материалу будущего» — нитриду галлия! Не так давно Anker представила крошечный блок питания. По заверениям компании, столь малый размер устройства обусловлен компонентом, который был использован вместо кремния, а именно — нитридом галлия (GaN). Растущая популярность этого прозрачного, подобного стеклу материала, говорит о том, что скоро он может превзойти кремний и сократить потребление энергии во всем мире.

В течение многих десятилетий кремний был основой технологической индустрии, но мы «достигли теоретического предела того, насколько его можно улучшить», — говорит Дан Цин Ван, доктор наук из Гарварда, которая проводит исследования GaN. По ее словам, у всех материалов есть так называемая «запретная зона» — прямое следствие того, насколько хорошо они могут проводить электричество. У нитрида галлия она больше, чем у кремния, а значит он сможет выдерживать более высокое напряжение и ток сможет проходить через устройство с большей скоростью. Об этом рассказывает Мартин Кубалл, физик из Бристольского университета, который возглавляет проект по GaN в области энергетики.

В результате, GaN намного эффективнее своих кремниевых аналогов, что также позволяет сократить и размеры устройств на его основе. С его помощью можно не только уменьшить зарядные устройства, но и заставить систему потреблять меньше энергии. По словам Кубалла, замена всей современной электроники на GaN может потенциально снизить энергопотребление на 10 — 25 %.

Кроме того, нитрид галлия лучше выдерживает высокие температуры, что позволяет использовать его в весьма агрессивной среде. «В совеременных автомобилях все электронные компоненты установлены далеко от двигателя, чтобы не перегреваться, но и это можно исправить, говорит Кубалл.

Кстати, этот материал уже давно доминирует в другой области производства — в фотонике. В частности, именно нитрид галлия служит источником того самого «синего света», который используется для чтения Blu-ray дисков. Крошечные лазеры толщиной в микрон (1/100 толщины человеческого волоса) уже сейчас могут использованы для создания нового поколения микроскопов.

Так почему же нельзя просто заменить кремний на GaN?

Ответ прост — колоссальная индустрия, десятилетие производящая технологии на кремниевой основе. Такой глобальный переход не может быть осуществлен в кратчайшие сроки. Кроме того, новый материал постоянно приходится тестировать на надежность. Ван отмечает, что у нитрида галлия есть и свои слабые места, и стоит исследовать их все, прежде чем запускать массовое производство носителей на нитридной основе.

Специалисты Anker уверяют, что хоть кремний и дешевле GaN, зарядным устройствам на базе последнего нужно меньше компонентов для полноценного функционирования, что уравнивает оба материала. В настоящее время многие стартапы работают над развитием этой технологии, а значит в 2020-е годы человечество выйдет из кремниевой эры и войдет в эру нитрида галлия.

источник