Такой экзотический материал, как нитрид галлия (GaN), является перспективным полупроводником и может найти применение в электронных устройствах будущего. Он намного эффективнее кремния, отмечают исследователи.
В 2013 году Министерство энергетики США выделило около $70 млн для изучения и разработки GaN-приборов. Такая щедрость обусловлена перспективой сократить потребляемую энергию при внедрении электроники на базе GaN-элементов. Предприятие Cambridge Electronics, являющееся детищем Массачусетского технологического института (MIT), заявило о разработке линейки GaN-транзисторов и силовых электронных схем. По подсчётам учёных, новая разработка позволит сократить потребляемую электроэнергию в дата-центрах, электромобилях и потребительских устройствах примерно на 10–20 %.
Большинство современных адаптеров питания используют кремниевые транзисторы, которые имеют большое сопротивление и при переключении выделяют тепловую энергию, тем самым снижая эффективность работы. Предложенные GaN-транзисторы имеют в десять раз меньшее сопротивление по сравнению с кремниевыми аналогами. Кроме того, они имеют более высокую скорость переключения. Устройства с такими компонентами могут быть гораздо компактнее. Например, размеры адаптера питания для ноутбука можно уменьшить на две третьих.
Первоначально учёные вырастили тонкий слой нитрида галлия на поверхности основы. Далее экспериментально на этот слой накладывались в разных комбинациях другие материалы. В итоге исследователям удалось найти такую комбинацию, которая позволила создать новый тип транзисторов GaN. Кроме того, они позаботились и о разработке доступного по цене техпроцесса. При одинаковой себестоимости GaN-транзисторы в 100 раз лучше по производительности.
В настоящее время Cambridge Electronics использует свои передовые транзисторы для разработки компактных адаптеров для ноутбуков. Ещё одним реалистичным приложением видится создание более совершенной системы питания дата-центров Google, Amazon, Facebook и других гигантов. Эти ЦОД потребляют около 2 % электричества США. GaN-элементы позволят ощутимо снизить энергозатраты, утверждают исследователи.
Остаётся надеется, что эта разработка не заглохнет и постепенно выйдет на коммерческие рельсы.
