"Galyum Nitrür" teknolojisi, amiral gemisi cep telefonlarının standart yapılandırması olmalıdır
Metin | Leitech
13 Şubat'ta Xiaomi CEO'su Lei Jun, Mi 10'u tanıttıktan sonra durakladı ve yeni bir şarj kafası duyurdu.
Bu şarj kafası, Xiaomi 65W hızlı şarjı destekler, ancak standart şarj kafasının iki katı küçüktür ve daha düşük ısıya sahiptir.
Bu, gelecekteki amiral gemileri için standart konfigürasyon olan galyum nitrür (GaN) şarj kafasıdır.
Galyum nitrür nedir
GaN'i popülerleştirmeden önce, önce akım hakkındaki genel bilgileri anlamalıyız.
Hepimizin bildiği gibi, cep telefonu ekranlarının ve işlemci performansının artmasıyla birlikte, cep telefonunun güç rezervi ve şarj süresine de yüksek gereksinimler getiriliyor. Nasıl "hızlı ve iyi" olunması, cep telefonunun pil ömrünün önemli bir konusu haline geldi.
Talep olduğu yerde araştırma ve geliştirme olmalıdır.Son birkaç yılda Qualcomm, Huawei, OPPO ve diğer üreticiler kendi şarj protokollerini tanıttı ve yinelemeye devam ediyor.
Her zaman "beş servet ve bir güvenlik" olan Apple bile iPhone 8'de PD hızlı şarj protokolünü destekliyor. Şarj hızı sorunu geçici olarak çözüldü.
Sonra ikinci soru ortaya çıkıyor: şarj cihazının boyutu.
Adından da anlaşılacağı gibi, şarj gücü aynıysa, şarj cihazı ne kadar büyükse, ısı dağılımı o kadar iyi olur. Bir şarj cihazının boyutu bir güvenlik sözleşmesi olmadan aniden küçültülürse, yangın gibi gizli tehlikeler olacaktır.
Daha derin sebep, şarj cihazının yapısıdır.
Basit yapısı nedeniyle cep telefonu şarj cihazının gücü çok yüksek olmadığında, genellikle geri dönüş topolojisi benimsenir. Bunlar arasında en önemlisi FET'in anahtarlama frekansıdır.
FET (Alan Etkili Transistör), çıkış döngüsü akımını kontrol etmek için kontrol giriş döngüsünün elektrik alan etkisini kullanan yarı iletken bir cihazdır.
Sıklıkla duyduğumuz FinFET süreci, FET'lerden biridir.Geleneksel transistörün düzlemsel durumunu, taşıyıcı geçişinin verimliliğini büyük ölçüde artıran bir kanatçık şekline (Fin) dönüştürür.
Eve daha yakın, sıradan şarj cihazları için, FET anahtarlama durumunu yüzlerce kHz anahtarlama frekansıyla değiştirmek yeterlidir. Ve anahtarlama frekansı ne kadar yüksekse ses o kadar küçük olur.
Ancak sorun şu ki, anahtarlama frekansını körü körüne artırmak güç kaynağının kolayca ısınmasına ve tehlikeli olmasına neden olabilir.
Bu sorunu çözmek için, insanlar birçok yöntemi benimsemiştir: Kaçak endüktans enerjisinin kapasitansını artırmak ve sıfır voltaj açma FET'i (ZVS teknolojisi) gerçekleştirmek.
Ve GaN, şu anda.
Geleneksel FET'ler silikondan yapılır, ancak silikon malzemelerle karşılaştırıldığında galyum nitrür (GaN), iyi sertliğe, yüksek erime noktasına ve yüksek iyonizasyon derecesine sahip son derece kararlı bir bileşiktir.
Ve silisyum malzemeleri galyum nitrürden yapılmış FET'lerle değiştirebilirsek, galyum nitrür iyi iyonizasyon ve yüksek erime noktası avantajlarına sahiptir, bu da anahtarlama frekansını artırabilir ve hacmi yaklaşık yarıya indirebilir.
Özetle, galyum nitrürün geleneksel silikon malzemelere göre üç belirgin avantajı vardır:
(1) Daha yüksek enerji yoğunluğu ve daha yüksek güvenilirlik taşıyabilen geniş bant aralığı, yüksek termal iletkenlik;
(2) Büyük yasak bant genişliği ve yalıtım tahribatı elektrik alanı, cihazın genel enerji verimliliğini iyileştirmek için yararlı olan cihazın açık direncini azaltır;
(3) Hızlı elektron doygunluğu ve daha yüksek taşıyıcı hareketliliği, cihazın yüksek hızda çalışmasına izin verir.
2014'te Japonya'daki Nagoya Üniversitesi'nden Profesörler Akasaki Isamu ve Amano Hiroshi ve Santa Barbara, California Üniversitesi'nden Profesör Shuji Nakamura, mavi LED'i icat ettikleri için Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı. Bunlar arasında, galyum nitrür, galyum nitrürün akademik anlayışını açıklamak için yeterli olan mavi LED'lerin gelişimini destekleyen önemli bir yeni malzemedir.
GaN'in geleceği
Aslında, otuz yıl kadar erken bir tarihte, GaN LED'lerde yaygın olarak kullanılıyordu. Sadece son yıllarda yavaş yavaş cep telefonlarına tanıtıldı.
"Üçüncü nesil yarı iletken malzeme" olarak galyum nitrür, optoelektronik, yüksek sıcaklık ve yüksek güçlü cihazlarda mükemmel performansa sahiptir. F22'deki aşamalı dizi radarında çok sayıda galyum nitrür radyo frekansı cihazı kullanılır.
Bu yıl GaN'in patlama yılı olduğu söylenebilir, Xiaomi 10, GaN şarj cihazının düşük fiyatlı bir versiyonunun lansmanında başı çekti. Güvenilir rapora göre, P40'a bir galyum nitrür şarj cihazı dahil edilecek.
Ancak cep telefonu alanında, galyum nitrürün giderek daha ünlü hale gelmesinin nedeni sadece hızlı şarj değil, 5G çağının gelişi.
Hepimizin bildiği gibi, 5G yüksek frekanslı bir iletişim senaryosudur ve 5G çözümünün frekans bandı, mevcut ana 4G frekans bandından daha yüksektir. Amerika Birleşik Devletleri tarafından teşvik edilen "milimetre dalgasının" frekansı daha da ileri gitmelidir. Bu yüksek frekanslı talep için geleneksel silikon geriliyor gibi görünüyor.
Bu yıl 5G cep telefonlarının büyük ölçekli lansmanı ve çeşitli ülkelerde 5G baz istasyonlarının kurulması ile mevcut silikon ve galyum arsenit çözümleriyle karşılaştırılıyor. Galyum nitrür daha iyi güç ve enerji tüketim oranı sağlayabilir ve 5G makro baz istasyonları için daha uygundur.
Sadece bu değil, 5G'nin ihtiyaç duyduğu çoklu taşıyıcı kümelenmesi, baz istasyonlarının güç amplifikatörleri ve galyum nitrür, tüm 5G yukarı ve aşağı endüstri zincirlerini alarak bir yer işgal edebilir.
Sektör tahminlerine göre 2023 yılına kadar GaN radyo frekansı cihazlarının pazar büyüklüğü 1,3 milyar ABD dolarına çıkacak ve en önemli artış da baz istasyonlarının uygulanmasından gelecek.
GaN, mobil iletişim alanına ek olarak çok daha fazlasını yapabilir.
Örneğin, mevcut sıcak Nesnelerin İnterneti ve robotik alanlarında, enerji tasarrufu, minyatürleştirme ve yüksek güç, bu tür bir ürünün geliştirilmesinin ana teması olmalıdır ve GaN, onların ihtiyaçlarını mükemmel şekilde karşılayabilir.
Yeni enerji açısından göz ardı edilmemelidir.Araçlar, akıllı şebekeler, güneş enerjisi üretimi, rüzgar enerjisi kontrol cihazları ve yüksek voltaj testi gerektiren diğer bağlantılar bundan yoksun olamaz.
Bize GaN
Çinli üreticiler için galyum nitrür aynı zamanda "virajlarda sollama" için de bir fırsat.
Bilinen nedenlerden ötürü, birinci nesil yarı iletken "silikon" (esas olarak veri hesaplama ve depolama çözme), ikinci nesil yarı iletken "galyum arsenit" (fiber iletişim), dünyada araştırma ve geliştirmenin başlangıcı nispeten erken oldu, ancak Çin bundan hoşlanmadı Ar-Ge bonusu.
Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'nın "Stratejik Gelişmiş Elektronik Malzemelerin" 2016 Anahtar Özel Projesinde, açık bir gereklilik vardır: bağımsız ve kontrol edilebilir GaN tabanlı radyo frekansı cihazları ve Çinin üçüncü nesil yarı iletkenlerinin radyo frekansı gücü alanında kullanılabilirliğini teşvik etmek için eksiksiz devre teknolojileri elde etmek Sürekli gelişim.
Xiao Lei'nin dediği gibi galyum nitrür 20 yıl önce LED sektöründe kullanılıyordu ve LED alanı ülkemizin gücü ... LED ve RF cihaz alanları örtüşmese de ülkemizin hala belli bir başlangıcı var. Avantaj.
İlk hamle avantajı altında, Çin iyi sonuçlar elde etti: 2010 yılında galyum nitrür gofretleri kendi başına geliştirip üretebilir ve maliyeti uluslararası emsallerinden çok daha düşüktür. Teknoloji üretim açığı da on yıllık yarı iletken üretiminden üç yıla düştü.
Buna ek olarak Çin, GaN'in yukarı ve aşağı akışında tam kapsamlı bir araştırma yürütüyor: üst temel malzeme (Navitas gibi), orta düzey cihaz modülleri (Innosecco gibi) ve alt düzey sistemler ve uygulamalar. Son yıllarda galyum nitrür pazarının genişlemesiyle birlikte çok sayıda yerli üretici çeşitli bağlantılarda ortaya çıkmıştır.
Tabii ki, yarı iletkenlerin sanayileşmesi bir gecede yapılan bir çaba değil ve 5G'nin ekolojik yapısı da aksaklıklar ve zorluklar olmaya mahkumdur. Ancak Xiao Lei, gelecekte "yerli galyum nitrür" adını duymak için daha fazla fırsatımız olacağına inanıyor.
