Na feira CES 2020, os carregadores com tecnologia de nitreto de gálio (GaN) foram um destaque. Esta tecnologia moderna, que se apresenta como uma alternativa ao silício, promete carregadores e fontes de energia mais compactos e eficientes. Vamos explorar como isso funciona.
As vantagens dos carregadores com nitreto de gálio
Carregadores com GaN são notavelmente mais pequenos do que os modelos atuais, devido ao facto de necessitarem de menos componentes em comparação com os carregadores de silício. O nitreto de gálio consegue conduzir tensões muito mais altas do que o silício, mantendo essa capacidade por mais tempo.
A eficiência na transferência de corrente é outra vantagem dos carregadores GaN. Isso significa que há menos perda de energia em forma de calor, direcionando mais energia para o carregamento dos seus dispositivos. A maior eficiência dos componentes também leva a uma menor exigência dos mesmos.
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– RAVPower (@RAVPower) 9 de janeiro de 2020
Como resultado, espera-se que os carregadores e fontes de energia GaN sejam significativamente mais pequenos à medida que a tecnologia se torne mais comum. Outros benefícios incluem uma frequência de comutação mais elevada, que permite um carregamento sem fios mais rápido, e maiores intervalos de ar entre o carregador e o dispositivo.
Atualmente, os semicondutores GaN geralmente têm um custo mais elevado do que os de silício. No entanto, a melhoria na eficiência leva a uma menor dependência de materiais adicionais como dissipadores de calor, filtros e componentes de circuito. Um fabricante estima uma redução de custos entre 10 a 20 por cento nesta área. Estas economias poderão aumentar à medida que a produção em grande escala se tornar mais comum.
A longo prazo, poderá até economizar na conta de eletricidade, visto que carregadores mais eficientes significam menos energia desperdiçada. No entanto, esta diferença não será muito notória em dispositivos com consumo de energia relativamente baixo, como laptops e smartphones.
O que é nitreto de gálio?
O nitreto de gálio é um material semicondutor que ganhou destaque na década de 1990 com a produção de LEDs. Foi usado para criar os primeiros LEDs brancos, lasers azuis e ecrãs LED coloridos visíveis à luz do dia. Em leitores de DVD Blu-ray, o GaN produz a luz azul que lê os dados do disco.
Parece que o GaN está prestes a substituir o silício em muitas áreas. Os fabricantes de silício têm trabalhado arduamente durante décadas para melhorar os transistores baseados em silício. De acordo com a Lei de Moore, o número de transistores num circuito integrado de silício duplica a cada dois anos.
Esta observação foi feita em 1965 e, em grande parte, manteve-se verdadeira durante os últimos 50 anos. No entanto, em 2010, o avanço dos semicondutores abrandou pela primeira vez abaixo desse ritmo. Muitos analistas (e o próprio Moore) preveem que a Lei de Moore ficará obsoleta em 2025.
A produção de transistores GaN aumentou em 2006. Processos de fabricação melhorados significam que os transistores GaN podem ser fabricados nas mesmas instalações que os de silício. Isto mantém os custos baixos e incentiva mais fabricantes de silício a usar o GaN na produção de transistores.
Por que o nitreto de gálio é superior ao silício?
As vantagens do GaN em relação ao silício se resumem à eficiência energética. Como a GaN Systems, fabricante especializada em nitreto de gálio, explica:
“Todos os materiais semicondutores têm o que é chamado de bandgap. Este é um intervalo de energia num sólido onde os eletrões não podem existir. De forma simplificada, o bandgap está relacionado com a capacidade de um material sólido conduzir eletricidade. O nitreto de gálio tem um bandgap de 3,4 eV, comparado com o bandgap de 1,12 eV do silício. O maior bandgap do nitreto de gálio significa que ele consegue suportar tensões e temperaturas mais elevadas do que o silício.”
A Efficient Power Conversion Corporation, outro fabricante de GaN, afirma que o GaN é capaz de conduzir eletrões 1.000 vezes mais eficientemente do que o silício e, além disso, com custos de fabricação mais baixos.
A maior eficiência do bandgap significa que a corrente consegue passar através de um chip GaN mais rapidamente do que num de silício, o que poderá levar a recursos de processamento mais rápidos no futuro. Em resumo, os chips feitos de GaN serão mais rápidos, menores, mais eficientes em termos de energia e, eventualmente, mais baratos do que os feitos de silício.
Onde comprar um carregador GaN hoje
Embora ainda não sejam muito comuns, já é possível adquirir carregadores com tecnologia GaN de empresas como Anker e RAVPower. Estes são carregadores USB-C com capacidade de fornecimento de energia USB-C para laptops modernos.
O Anker PowerPort Atom PD1 é um carregador de 30 watts com capacidades de carregamento rápido, projetado para telemóveis, tablets, laptops e outros dispositivos. É cerca de 40% mais pequeno do que um carregador sem tecnologia GaN. A Anker também produz o PowerPort Atom PD2 de 60 watts, que tem duas portas USB-C, e o de quatro portas PowerPort Atom III Slim.
A RAVPower tem uma linha semelhante. O seu PD Pioneer 30W oferece um rendimento modesto com uma porta USB-C. O mais potente PD Pioneer 61W gere mais energia, mas também tem apenas uma porta USB-C. Para usar um destes carregadores, o seu laptop deve ser compatível com fornecimento de energia USB-C.
Outros carregadores GaN, como os apresentados pela Aukey na CES 2020, não estarão disponíveis até ao final deste ano. No entanto, espera-se que apareçam muito mais no mercado em breve.
Talvez o carregador GaN mais interessante no horizonte seja o HyperJuice da Sanho. Financiado com sucesso no Kickstarter, tendo arrecadado mais de 2 milhões de dólares, a Sanho pretende entregar o primeiro (e mais pequeno) carregador USB-C de 100 watts do mundo aos seus apoiantes até fevereiro de 2020. Este será o primeiro a conseguir alimentar e carregar laptops de alta gama, como o MacBook Pro.
A boa notícia é que nenhum destes carregadores é particularmente caro. O RAVPower de 61 watts é vendido por cerca de 40 dólares, e a Sanho anunciou uma gama de preços entre 50 a 100 dólares para a versão de retalho do seu carregador de 100 watts. Para referência, um novo Adaptador de alimentação USB-C de 96 watts da Apple custa 79 dólares e é significativamente maior e mais pesado do que o HyperJuice, que tem o tamanho de um cartão de crédito.
Os carregadores do futuro
É provável que não veja muitos carregadores GaN em uso até que grandes fabricantes de hardware, como a Apple e a Samsung, comecem a incluí-los nos seus novos computadores e smartphones.
Pense nisso: quando foi a última vez que comprou um carregador? Quantos carregadores tem conectados em sua casa ou escritório que vieram com alguma compra anterior?
Se decidir começar a usufruir dos benefícios do carregamento GaN agora, pode fazê-lo sem pagar os preços elevados que normalmente estão associados a tecnologias de ponta.