Aunque no sea algo muy visible, la industria electrónica lleva tiempo buscando un reemplazo para el veterano silicio. El material que lleva décadas usándose como la base de los productos electrónicos está cada vez más cerca de su límite teórico, y desde hace tiempo hay desarrollos en marcha para encontrar el que sería el siguiente gran paso evolutivo en la industria.
Una de las opciones que hay sobre la mesa es la del arseniuro de galio, un semiconductor bastante curioso que, bajo las circunstancias adecuadas, permite una mayor conductividad que el propio silicio. Pero otro de los componentes alternativos al silicio está más próximo a la realidad, y ese componente no es otro que el nitruro de galio. Sí, galio por todas partes. Veamos por qué es tan interesante.
Qué es el nitruro de galio
Como indica la Wikipedia, el nitruro de galio es una aleación binaria de semiconductores. Por un lado encontramos el nitrógeno y por otro el galio, y cuando se combinan forman un material bastante duro y resistente con una estructura cristalina. Así, también tiene a su favor ser un material con propiedades ópticas al contrario del opaco silicio, que es el material que ahora se usa como base de multitud de componentes electrónicos.
El nitruro de galio no es un desconocido ni un recién llegado a la industria, y la prueba es que lleva décadas en uso como parte fundamental de las luces LED (es de los pocos capaces de emitir luz azul) e incluso en lectores de Blu-ray. El nitruro de galio cuenta además con el ancho de banda entre sus puntos fuertes, pues con 3.4eV^2 puede emplearse desde en dispositivos optoelectrónicos hasta en dispositivos de alta frecuencia.
Para situarnos en contexto, el silicio cuenta con un ancho de banda energético (banda prohibida) de 1.11eV^2, tres veces menos que el nitruro de galio. Una de las ventajas de este nitruro de galio es que no se trata de un semiconductor excluyente y algunos fabricantes empiezan a emplearlo para acompañar componentes de silicio, como una forma de "dopaje" de éstos, haciéndolos más eficientes y con un menor portentaje de pérdida energética. Porque sí, el nitruro de galio "pierde" entre un 10% y un 25% menos de energía que el silicio actual.
El nitruro de galio se acerca al móvil
Ya en 2018, Anker, un muy reconocido fabricante de baterías externas para móviles, portátiles y otros accesorios, puso en circulación un cargador cuya principal característica era la de emplear nitruro de galio, GaN, como reemplazo del silicio para su electrónica interna. Esto propició, entre otras cosas, que el cargador tuvese un tamaño más reducido del habitual gracias a otra de las características del nitruro de galio: al ser más eficiente, puede hacer lo mismo que el silicio con un tamaño más compacto, o multiplicar su eficiencia en el mismo tamaño.
Martin Kuball, profesor de la Universidad de Bristol y físico al frente de un proyecto para el estudio del nitruro de galio declaró que los componentes fabricados sobre GaN son más eficientes que aquellos construidos sobre silio. "Puedes hacer cosas más pequeñas con Gan, o puedes emplear más GaN en el mismo espacio. El rendimiento es mejor". Así que los componentes con GaN no sólo pueden ser (y ya son) más pequeños que aquellos basados en el silicio sino que también son más eficientes: pierden menos energía y también necesitan menos energía para funcionar.
El nitruro de galio no sólo podría formar parte de accesorios externos para móviles sino de componentes internos: procesadores, memorias, cámaras, baterías...
El nitruro de galio ha vuelto a acercarse al móvil a través de un cargador presentado por Xiaomi de forma conjunta con sus últimos Xiaomi Mi 10 y Xiaomi Mi 10 Pro (Apple trabaja en uno parecido). El cargador, que soporta un flujo constante de potencia a 65W, es aproximadamente un 50% más pequeño que los cargadores de la competencia en el mismo escalón energético. Resulta lógico, por tanto, que tanto la propia Xiaomi como Huawei, OPPO, Samsung y Apple tengan planes de futuro ya para este nitruro de galio, ya veremos si incorporado completamente al móvil o arrancando el camino con los accesorios de su ecosistema.
Así pues, el nitruro de galio, cuyo uso sigue en estudio y su aplicación continúa en proceso de perfeccionamiento, podría reemplazar al silicio a medio plazo pese a que éste es un material ya muy maduro y confiable en la industria. Su aplicación es posible no sólo en procesadores sino también en todo tipo de semiconductores que forman parte de la construcción de ordenadores y móviles. Memorias más pequeñas, almacenamientos más compactos, sensores de cámara más finos y procesadores aún más densos. Todo ello de forma más eficiente a nivel energético. Veremos cuánto tarda la industria en aplicar el nitruro de galio en serio.
