Củ sạc GaN là gì, và tại sao bạn nên sắm ngay một cái?

Tại CES 2020, chúng ta đã được chứng kiến sự xuất hiện của hàng loạt củ sạc Gallium Nitride (GaN). Loại vật liệu thay thế silicon này giúp tạo ra những củ sạc nhỏ hơn, hiệu quả hơn. Hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về nó.

Những ưu thế của củ sạc Gallium Nitride

Củ sạc GaN có kích thước nhỏ hơn các củ sạc hiện nay. Đó là bởi chúng không đòi hỏi nhiều linh kiện như các củ sạc silicon. Vật liệu bên trong củ sạc GaN có khả năng truyền tải lượng điện áp cao hơn nhiều so với silicon.

Các củ sạc GaN không chỉ truyền tải dòng điện hiệu quả hơn, mà còn thất thoát ít năng lượng vì toả nhiệt hơn. Do đó, sẽ có nhiều năng lượng đi vào thiết bị mà bạn đang sạc hơn. Bởi các linh kiện truyền tải năng lượng đến các thiết bị hiệu quả hơn, số lượng linh kiện cần thiết sẽ giảm đi.

Kết quả là, công nghệ này càng trở nên phổ biến, các củ sạc GaN sẽ càng nhỏ hơn đáng chú ý. Ngoài ra còn có một vài lợi ích khác, như tần số sóng mang (switch frequency) cao hơn cho phép truyền tải điện không dây nhanh hơn, và khoảng hở không khí lớn hơn giữa củ sạc với thiết bị.

Ở thời điểm hiện tại, các linh kiện bán dẫn GaN nhìn chung đắt hơn linh kiện silicon. Tuy nhiên, nhờ tính hiệu quả cao hơn, chúng ít lệ thuộc vào các linh kiện bổ sung hơn, như tản nhiệt, bộ lọc, và các thành phần mạch điện. Một nhà sản xuất có thể tiết kiệm được từ 10 - 20% chi phí trong khâu sản xuất, và sẽ còn nhiều hơn nữa một khi tính đến lợi ích về mặt kinh tế của việc sản xuất hàng loạt trên quy mô lớn.

Bạn thậm chí có thể tiết kiệm được thêm một ít tiền điện hàng tháng bởi những củ sạc hiệu quả hơn sẽ ít lãng phí năng lượng hơn. Tuy nhiên, đừng kỳ vọng sẽ được thấy một sự thay đổi lớn nếu sử dụng những thiết bị đòi hỏi điện năng thấp, như laptop hay smartphone.

Gallium Nitride là gì?

Gallium nitride là một vật liệu bán dẫn được biết đến từ những năm 1990 thông qua quá trình sản xuất LED. GaN được sử dụng để tạo ra những LED trắng, laser xanh dương, và các màn hình LED màu đầu tiên cho phép bạn thấy rõ mọi thứ dưới ánh sáng ban ngày. Trong các máy chơi đĩa DVD Blu-ray, GaN tạo ra ánh sáng xanh dương giúp đọc dữ liệu từ DVD.

GaN sẽ sớm thay thế silicon trong nhiều lĩnh vực. Các nhà sản xuất silicon đã nghiên cứu không ngừng nghỉ trong hàng thập kỷ để cải thiện các bán dẫn silicon. Theo định luật Moore (đặt theo tên đồng sáng lập Fairchild Semiconductor và sau đó là CEO Intel, Gordon Moore), số lượng bán dẫn trên một vi mạch sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 2 năm.

Nhận định này được đưa ra vào năm 1965, và vẫn đúng trong 50 năm qua. Tuy nhiên, vào năm 2010, lần đầu tiên trong lịch sử, những cải tiến trong công nghệ bán dẫn bắt đầu chậm lại dưới mức định luật Moore. Nhiều nhà phân tích (và cả bản thân ông Moore) dự báo định luật Moore sẽ không còn áp dụng được nữa vào năm 2025.

Quá trình sản xuất các bán dẫn GaN bắt đầu được đẩy mạnh vào năm 2006. Nhờ cải tiến quy trình sản xuất nên bán dẫn GaN đã có thể được sản xuất trong cùng nhà máy với bán dẫn silicon, giúp giảm chi phí và khuyến khích nhiều nhà sản xuất silicon chuyển sang sử dụng GaN để sản xuất bán dẫn.

Tại sao Gallium Nitride lại ưu việt hơn silicon?

Những ưu điểm của GaN so với silicon đều xoay quanh tính hiệu quả về mặt năng lượng. Theo GaN Systems, một nhà sản xuất chuyên về gallium nitride, giải thích:

"Mọi vật liệu bán dẫn đều có một thứ gọi là khe vùng (bandgap). Đây là một dải năng lượng bên trong một chất rắn nơi không electron nào có thể tồn tại. Nói dễ hiểu, một khe vùng có mối liên hệ với khả năng dẫn điện của một vật liệu rắn. Gallium nitride có khe vùng 3.4 eV, so với khe vùng 1.12 eV của silicon. Khe vùng của Gallium nitride rộng hơn đồng nghĩa nó có thể duy trì điện áp lẫn nhiệt độ cao hơn so với silicon".

Efficient Power Conversion Corporation, một nhà sản xuất GaN khác, chỉ ra rằng GaN có khả năng truyền dẫn electron hiệu quả gấp 1.000 lần so với silicon, và có chi phí sản xuất thấp hơn.

Tính hiệu quả khe vùng cao hơn đồng nghĩa dòng điện có thể đi qua một con chip GaN nhanh hơn một con chip silicon, mang lại khả năng xử lý nhanh hơn trong tương lai. Nói đơn giản, những con chip làm từ GaN sẽ nhanh hơn, nhỏ hơn, hiệu quả hơn về mặt năng lượng, và sẽ dần rẻ hơn so với chip silicon.

Những củ sạc GaN nổi bật hiện nay

Bạn có thể mua củ sạc sử dụng công nghệ GaN từ các công ty như Anker và RAVPower. Chúng đều là những củ sạc USB-C hỗ trợ Power Delivery (PD), cho phép sạc các laptop đời mới.

Anker có các củ sạc như PowerPort Atom PD1 30W, nhỏ hơn 40% so với một củ sạc tương tự không dùng công nghệ GaN. Ngoài ra họ còn có củ sạc PowerPort Atom PD2 60W với 2 cổng USB-C và PowerPort Atom III Slim với 4 cổng sạc.

RAVPower cũng tương tự, có củ sạc PD Pioneer 30W với 1 cổng USB-C và PD Pioneer 61W cũng 1 cổng USB.

Các củ sạc GaN đến từ Aukey và nhiều hãng khác dự kiến sẽ sớm ra mắt thị trường vào cuối năm nay.

Tin tốt là những củ sạc GaN hiện nay không quá đắt đỏ. Củ sạc RAVPower 61W có giá khoảng 40 USD, trong khi củ sạc HyperJuice 100W của Sanho có giá từ 50-100 USD. Để tiện so sánh thì củ sạc USB-C 96W mới của Apple có giá 79 USD nhưng lớn hơn và nặng hơn đáng kể so với củ sạc HyperJuice, vốn chỉ nhỏ bằng một chiếc thẻ tín dụng.

Những củ sạc của tương lai

Bạn có lẽ sẽ chưa thấy nhiều củ sạc GaN trên thị trường cho đến khi các nhà sản xuất phần cứng lớn, như Apple và Samsung, bắt đầu bán chúng cùng với các máy tính và smartphone mới của họ.

Hãy nghĩ lại xem - lần cuối bạn mua một củ sạc là khi nào? Trong nhà hay văn phòng của bạn có bao nhiêu củ sạc đi kèm với các sản phẩm bạn từng mua?

Nếu bạn thích tận hưởng những lợi ích của GaN ngay lúc này, bạn có thể sắm ngay một cái mà không phải quá băn khoăn về mức giá đắt đỏ thường đi kèm với những công nghệ cao cấp mới nhất.

Minh.T.T;(theo HowToGeek)