Die Ära der Siliziumtechnologien geht zu Ende und weicht einem neuen "Material der Zukunft" - Galliumnitrid!
Anker hat kürzlich sein neues kleines Netzteil vorgestellt. Nach Angaben des Unternehmens ist eine so geringe Größe der Vorrichtung auf eine Komponente zurückzuführen, die anstelle von Silizium verwendet wurde, nämlich Galliumnitrid (GaN). Die wachsende Beliebtheit dieses transparenten, glasartigen Materials lässt darauf schließen, dass es eines Tages die Leistung von Silizium übertreffen und den Energieverbrauch weltweit senken könnte.
Silizium ist seit Jahrzehnten das Rückgrat der Technologiebranche, aber wir haben "die theoretische Grenze erreicht, um wie viel es verbessert werden kann", sagt Dr. Dan Qing Wang, der in Harvard GaN-Forschung betreibt. Alle Materialien haben einen sogenannten "No-Go" -Bereich, eine direkte Folge davon, wie gut sie Strom leiten können, sagte sie. Galliumnitrid hat mehr Energie als Silizium, was bedeutet, dass es einer höheren Spannung standhalten kann und Strom mit einer höheren Geschwindigkeit durch das Gerät fließen kann. Dies wird von Martin Kuball abgedeckt, einem Physiker an der Universität von Bristol, der das GaN-Energieprojekt leitet.
Infolgedessen ist GaN viel effizienter als seine Silizium-Gegenstücke, was es auch ermöglicht, die Größe der darauf basierenden Bauelemente zu reduzieren. Dies kann nicht nur dazu beitragen, die Ladegeräte zu reduzieren, sondern das System auch weniger Energie verbrauchen. Das Ersetzen aller modernen Elektronik durch GaN könnte den Stromverbrauch möglicherweise um 10 oder 25 Prozent senken, sagte Cuball.
Darüber hinaus hält Galliumnitrid hohen Temperaturen besser stand und eignet sich daher für den Einsatz in stark korrosiven Umgebungen. „In modernen Autos befinden sich alle elektronischen Komponenten weit vom Motor entfernt, um eine Überhitzung zu vermeiden. Dies kann jedoch behoben werden“, sagt Cuball.
Übrigens dominiert dieses Material seit langem in einem anderen Produktionsbereich - der Photonik. Insbesondere ist Galliumnitrid die Quelle des sehr "blauen Lichts", das zum Lesen von Blu-ray-Discs verwendet wird. Winzige Laser mit einer Dicke von Mikrometern (1/100 der Dicke eines menschlichen Haares) können bereits verwendet werden, um eine neue Generation von Mikroskopen herzustellen.
Warum also nicht einfach Silizium durch GaN ersetzen? Die Antwort ist einfach - eine kolossale Industrie, die seit einem Jahrzehnt Technologien auf Siliziumbasis herstellt. Ein solcher globaler Übergang kann nicht über Nacht erreicht werden. Darüber hinaus muss ständig neues Material auf Zuverlässigkeit geprüft werden. Wang merkt an, dass Galliumnitrid seine Schwachstellen hat, und es lohnt sich, sie alle zu untersuchen, bevor mit der Massenproduktion von Trägern auf Nitridbasis begonnen wird.
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Anker-Experten versichern, dass Silizium zwar billiger als GaN ist, auf letzterem basierende Ladegeräte jedoch weniger Komponenten benötigen, um voll funktionsfähig zu sein, wodurch beide Materialien gleich sind. Derzeit arbeiten viele Startups an der Entwicklung dieser Technologie - es ist möglich, dass die Menschheit in den 2020er Jahren aus der Silizium-Ära hervorgeht und in die Ära des Galliumnitrids eintritt.
Wassili Makarow
