Technology

ที่ชาร์จอันเท่าบ้านจะหมดไปด้วย GaN

By Arnon Puitrakul - 11 พฤศจิกายน 2022

ที่ชาร์จอันเท่าบ้านจะหมดไปด้วย GaN

ในช่วงหลาย ๆ ปีที่ผ่านมา เราจะสังเกตได้ว่า พวกที่ชาร์จ หรือ Adapter สำหรับชาร์จไฟของเรา มีขนาดที่เล็กลงมากขึ้นเรื่อย ๆ เล็กลงจนน่าตกใจมาก ๆ จนเราเห็นบางตัวกำลัง 30W แต่ขนาดเท่า 5W ในสมัยก่อนแล้ว การที่เราย่อขนาดมันได้มากขนาดนี้ จริง ๆ ต้องขอบคุณ GaN วันนี้เรามาเล่าให้อ่านกันว่า GaN คืออะไร และ ทำไมมันถึงเป็นอนาคต

Semiconductor คืออะไร ?

Semiconductor หรือ สารกึ่งตัวนำ เป็นวัสดุที่อยู่ระหว่าง สารที่เป็นตัวนำ (Conductor) และ สารที่เป็น ฉนวน (Insulator)

หลาย ๆ คนอาจจะเคยรู้จักพวกวัสดุที่ นำไฟฟ้า ต่างๆ ที่เราเอามาทำสายไฟ อย่างทองแดง หรือ เงิน พวกนี้คือถ้าเราจ่ายไฟเข้าไป มันก็จะนำไฟฟ้าได้ พวกนี้เราจะเรียกว่า สารตัวนำ (Conductor) กลับกัน วัสดุไหนที่เราจ่ายไฟเข้าไปแล้วมันไม่นำไฟฟ้า พวกนี้เราจะเรียกว่า ฉนวน (Insulator)

สารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) มันเป็นสาร หรือ วัสดุที่อยู่ตรงกลางระหว่าง สารตัวนำ และ ฉนวน โดยที่มันมีคุณสมบัติที่อยู่กึ่งกลาง เช่น เราอาจจะทำอะไรบางอย่าง แล้วสารตัวนี้ มีความสามารถในการเป็นตัวนำมากขึ้น หรือทำแบบนี้แล้วลดความสามารถการเป็นตัวนำ

ถ้าเรามองให้ลึกขึ้นไปอีก การที่ไฟฟ้าไหลจริง ๆ แล้วมันเกิดจากการที่ Electron มันวิ่งจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่งผ่านตัวนำอะไรบางอย่าง ซึ่งพวกสารที่เป็นตัวนำ มันก็จะอนุญาติให้ Electron ไหลไปได้ หรือจริง ๆ ก็คือ Valence Electron (Electron ที่อยู่ชั้นนอกสุด ตามการจัดเรียง Electron) มันสามารถถ่าย และ รับ Electron ไปได้นั่นเอง

ซึ่งสารกึ่งตัวนำ จะเป็นสารที่ฟิล ๆ คนทำงานหน่อย ๆ คือ เวลาที่มันอยู่ในสถานะปกติ มันจะไม่ได้นำไฟฟ้าอะไรเก่งมากเท่าไหร่ จนเราใส่พลังงานเข้าไป เช่น ความร้อน และ ไฟฟ้า มันก็จะมีความสามารถในการนำไฟฟ้าที่เก่งขึ้น ซึ่งถ้าเราควบคุมการไหลของ Electron พวกนี้ได้ เราก็จะทำอะไรได้หลาย ๆ อย่าง

พวกสารกึ่งตัวนำพวกนี้ เป็นส่วนสำคัญในการสร้างของหลาย ๆ อย่างที่เราใช้กันในทุก ๆ วันนี้ อย่างพวก อุปกรณ์อิเล็กทรอนิก ต่าง ๆ พวกนี้ผลิตจากวัสดุอย่าง Silicon นั่นเอง

เรายกตัวอย่างง่าย ๆ ละกัน อย่าง Flash Storage ที่เราใช้กัน อย่าง SSD จริง ๆ แล้ว มันก็ประกอบด้วย Semiconductor จำนวนเยอะมาก ๆ พวกนั้นก็จะมี NAND Flash ที่มีการเก็บข้อมูลโดยการเก็บประจุไว้เป็น Bit 0 หรือ 1 ทำให้เราจำเป็นจะต้องใช้ Semiconductor ในการประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิค และ คอมพิวเตอร์ อื่น ๆ นั่นเอง

ปัญหา Silicon ขาดแคลน

ในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมาหลาย ๆ คนอาจจะรู้แล้วว่า โลกเรา ณ วันนี้มีปัญหาเรื่อง Silicon ขาดแคลนมาก ๆ เราไม่เล่าถึงสาเหตุละกันไปอ่านพวกบทวิเคราะห์อะไรกันได้ แต่ สิ่งที่จะบอกคือ เมื่อ Silicon มันขาดแคลน เราจะต้องหาบางอย่างมาเพื่อแก้ปัญหาเรื่องนี้

ซึ่งสิ่งที่เข้ามาทดแทนบ้างแล้วในบางส่วน โดยเฉพาะพวก Adapter สำหรับชาร์จไฟต่าง ๆ ก็เริ่มมีการทยอยใช้ GaN (Gallium Nitride) เข้ามาบ้างแล้ว ในช่วง 1-2 ปีที่ผ่านมา เราจะเห็นได้เลยว่า พวก Adapter ที่เป็น GaN เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และมีราคาถูกลงเรื่อย ๆ เลยทีเดียว

GaN คืออะไร ?

อ่าน ๆ มา หลาย ๆ คนอาจจะคิดว่า GaN เป็นเรื่องใหม่มาก ๆ แต่เราจะบอกว่า จริง ๆ แล้วมันไม่ได้เป็นเรื่องใหม่อะไรเลย เราใช้ GaN มาก่อนหน้านี้นานมาก ๆ มันเป็นที่รู้จักกันในช่วงปี 1990 แล้ว เพราะตอนนั้นมีการผลิตหลอด LED ที่เป็นสีน้ำเงิน น่าจะสะกิดใจกับคำว่า Blu-Ray กันบ้าง ใช่แล้ว หลอด LED สีน้ำเงินนั้นแหละ เป็นส่วนนึงของ Blu-Ray ที่เราใช้งานกันถึงทุกวันนี้ หรือกระทั่ง การรวมกับสารบางอย่าง ทำให้เราได้ LED ที่เป็นสีขาว ออกมาด้วย เราจะเห็นว่า เห้ย จริง ๆ แล้ว GaN มันไม่ได้เป็นเรื่องใหม่อะไรเลย ของหลาย ๆ อย่างที่เราใช้งานกันอยู่รอบตัวก็ล้วนเกิดจากการพัฒนา GaN ทั้งนั้น

GaN มันมีความเจ๋งมาก ๆ ในเรื่องของการทำงานกับอุณหภูมิ โดยปกติแล้ว ถ้าเราใช้งานเครื่องคอมพิวเตอร์ เราอาจจะเห็นว่า ทุกคนพยายามที่จะทำให้คอมพิวเตอร์ของเราทำงานในอุณหภูมิประมาณนึง เกินกว่านี้ไม่ได้แล้ว เขาจะเรียกว่า Tmax เช่น ผู้ผลิต CPU บอกว่า Tmax ของเรารับได้ 100 องศา ก็หมายความว่า ระบบเรารันมากกว่านั้นไม่ได้ แต่ GaN บอกว่า ชั้นทำงานได้ถึง 300 องศาเซลเซียสเลยทีเดียว

ถามว่าทำไม ส่วนนึงก็เพราะความเสถียรด้วย อย่างที่เราบอกว่า Semiconductor มันจะเปลี่ยนสถานะตัวเองเมื่อเราใส่พลังงานเข้าไป ความร้อนก็เป็นพลังงานในรูปแบบหนึ่ง ทำให้เมื่อมันมีความร้อนมากไป ก็อาจจะทำให้พวก Transistor มันไม่ทำงานในแบบที่มันควรจะเป็นได้ หรือ การ Overclock ที่เราอัดไฟเข้าไปเยอะ ๆ ก็เช่นกัน

ทำไม GaN ถึงเป็นอนาคตของ Adapter ชาร์จไฟ

GaN มีข้อดีหลาย ๆ อย่างที่ทำให้มันเป็นอนาคตของ Adapter ชาร์จไฟ มีหลาย ๆ ตัวและมันเหมาะมาก ๆ

อย่างแรกคือ ความสามารถในการรองรับ Voltage ที่สูงมากกว่าได้ เราเรียกว่า Breakdown Voltage ถ้าเราบอกว่าพวก Semiconductor มันปล่อยให้ไฟไหลได้เมื่อเราจ่ายพลังงานได้ มันก็จะเหมือนกับเขื่อนที่คอยกั้นไฟฟ้าเอาไว้ Breakdown Voltage เป็นปริมาณที่มันสามารถรองรับได้ โดยไม่ดันจนทะลุเขื่อนไป

นั่นแปลว่า เราสามารถส่งไฟใน Voltage ที่สูงขึ้นได้ อย่างที่เรารู้กันว่า ถ้าเราดัน Voltage ไม่ได้ แต่เราอยากได้พลังงานมากขึ้น เราจะต้องดัน Current ขึ้นไปเรื่อย ๆ นั่นส่งผลมาก ๆ ในเรื่องของความร้อน และประสิทธิภาพของระบบ

พูดถึงเรื่องความร้อน GaN มันมีค่าความต้านทานที่ต่ำมาก ๆ นั่นแปลว่า เมื่อไฟฟ้าไหลผ่านไป พวกการสูญเสียพลังงานก็จะต่ำลง ตัวที่ลดลงเยอะมาก ๆ คือ  ความร้อน นั่นทำให้พวก GaN Charger ทั้งหลาย มันร้อนน้อยมาก ๆ เมื่อเทียบกับแบบ Silicon เดิม ๆ ตอนนี้เห็นกำลังเยอะน่ากลัวมาก ๆ เช่น 270W เลยทีเดียว กลับกัน เราสามารถบอกได้ว่า มันทำให้ประสิทธิภาพในการทำงานดีกว่ามาก ๆ นั่นเอง

หรือจริง ๆ แล้ว ถ้าเรามองกลับกัน ถ้ามันส่งได้มากขึ้น เราก็สามารถ ส่งไฟเท่าเดิม ด้วยขนาดที่เล็กลงได้มาก ๆ อย่างที่เราบอก Adapter กำลัง 30W ขนาดพอ ๆ กับ 5W เมื่อก่อนเลย รวมถึงความร้อนโดยรวม ก็น้อยกว่ามาก ๆ เลยทีเดียว

Charger ที่ดีที่สุดสำหรับ Macbook Pro 14-inch คือตัวไหนกัน
หลังจากใช้งาน Macbook Pro 14-inch มา เราไม่ได้ใช้ Adapter ที่มาในกล่องเลย ตัวเครื่องมันหนักอยู่แล้ว Adapter ยังจะหนักอีก เลยต้องมาตามหา Adapter ทำให้เกิดบทความวันนี้ขึ้นมาว่า Adapter ไหนละ ดีที่สุดสำหรับ Macbook Pro 14-inch นี้

เราเคยเขียนแนะนำ Charger ดี ๆ ไปแล้วละ หลาย ๆ ตัวก็เป็น GaN Charger ทั้งนั้นเลย ทำให้เราแบกน้ำหนักของ Adapter ที่เบาลงจนบางตัว อาจจะหนักพอ ๆ กับของที่มาในกล่อง แต่ชาร์จอุปกรณ์ได้หลายชิ้นที่กำลังไฟสูงสุดมากกว่าเดิม

สรุป

GaN เป็นสิ่งที่จะเข้ามาช่วยทำให้พวกที่ชาร์จมันมีขนาดที่เล็กลง และ มีประสิทธิภาพสูงขึ้นไปเรื่อย ๆ เช่นกัน ทุกวันนี้ที่ชาร์จที่เป็น GaN มีราคาที่ถูกลงเรื่อย ๆ ทำให้เราแนะนำว่า ถ้าเราจะหาที่ชาร์จ ลองหาพวก Charger ที่เป็น GaN กันดูได้ มันดีจริง ๆ

Read Next...

Direct Air Capture เทคโนโลยีแห่งอนาคตสู่ Negative Net Carbon

Direct Air Capture เทคโนโลยีแห่งอนาคตสู่ Negative Net Carbon

เมื่ออาทิตย์ก่อน เราเห็นข่าวเรื่องการเปิดใช้งานเครื่องดักจับก๊าชเรือนกระจกที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ณ วันนี้ชื่อว่า Mammoth ที่มีขนาดใหญ่กว่าเครื่องก่อนหน้าถึง 10 เท่า วันนี้เราจะมาเล่าให้อ่านกันว่าการทำ Direct Air Capture เขาทำกันยังไง ทำไมเทคโนโลยีของเจ้านี้ถึงน่าสนใจ...

ลองกันอีกสักตั้ง iPad Pro ใช้แทนคอมพิวเตอร์ได้มั้ย

ลองกันอีกสักตั้ง iPad Pro ใช้แทนคอมพิวเตอร์ได้มั้ย

เมื่อ 3 ปีก่อน เรามีความพยายามที่จะใช้ iPad Pro เครื่องเดิมแทนคอมพิวเตอร์ ไหน ๆ ตอนนี้เราเปลี่ยน iPad Pro ใหม่แล้ว เราจะมาลองกันอีกสักตั้งว่า เมื่อเวลาผ่านไป มันใช้งานจริงได้มากขึ้นหรือไม่...

ทำไม iPad ยังเป็น iPad ไม่เป็น Mac

ทำไม iPad ยังเป็น iPad ไม่เป็น Mac

ตั้งแต่ iPad Pro M4 และ iPad Air M2 เปิดตัวและเริ่มจำหน่ายออกไป Reviewer หลายคนเริ่มมองเห็นแล้วว่า ปัญหาจริง ๆ ของ iPad ในรอบหลายปีที่ผ่านมา ไม่ได้เกิดจาก iPad แต่เกิดจาก iPadOS บางเจ้าบอกว่า อยากให้เอา macOS มาใส่ด้วยซ้ำ มันยังไงกันนะ วันนี้เราจะมาเล่าประเด็นและความเห็นจากเราให้ให้อ่านกัน...

Microinverter ต่างจาก String Inverter อย่างไร เลือกแบบไหนดีกว่ากัน

Microinverter ต่างจาก String Inverter อย่างไร เลือกแบบไหนดีกว่ากัน

หลังจากเราเขียนเรื่อง Solar Cell ไปมีคนถามเข้ามาอยู่ว่า ถ้าจะเลือกติดตั้ง Solar ระหว่างการใช้ระบบ String Inverter กับ Microinverter เราจะเลือกตัวไหนดี วันนี้เราจะมาเล่าเปรียบเทียบให้อ่านกันว่าแบบไหน น่าจะเหมาะกับใคร...