氮化鎵，分子式為GaN，是研制微電子器件、光電子器件的新型半導(dǎo)體材料，并與SiC、金剛石等半導(dǎo)體材料一起，被譽(yù)為是繼第一代Ge、Si半導(dǎo)體材料、第二代GaAs、InP化合物半導(dǎo)體材料之后的第三代半導(dǎo)體材料。
GaN和SiC同屬于第三代高大禁帶寬度的半導(dǎo)體材料，和第一代的Si以及第二代GaAs相比，其在特性上優(yōu)勢突出。由于禁帶寬度大、導(dǎo)熱率高，GaN器件可在200℃以上的高溫下工作，能夠承載更高的能量密度，可靠性更高；較大禁帶寬度和絕緣破壞電場，使得器件導(dǎo)通電阻減少，有利于提升器件的能效；電子飽和速度快，以及較高的載流子遷移率，可讓器件高速地工作。
5G商用到來，射頻氮化鎵技術(shù)必不可少
射頻氮化鎵技術(shù)是5G的絕配，基站功放使用氮化鎵。隨著全球移動數(shù)據(jù)流量的不斷增長，各移動運(yùn)營商正在竭盡全力滿足爆炸式增長的流量需求。通過載波聚合可以緩解移動互聯(lián)網(wǎng)對于數(shù)據(jù)帶寬的需求，載波聚合和大規(guī)模多入多出技術(shù)促使基站去采用性能更好的功放�；局幸郧安捎玫纳漕l功放主要基于LDMOS技術(shù)，但LDMOS技術(shù)的極限頻率不超過3.5GHz，也不能滿足視頻應(yīng)用所需的300MHz以上帶寬。
因?yàn)樯鲜鲈�，基站開始采用射頻氮化鎵器件來替代LDMOS器件。LDMOS器件物理上已經(jīng)遇到極限，這就是氮化鎵器件進(jìn)入市場的原因�；緫�(yīng)用需要更高的峰值功率、更寬的帶寬以及更高的頻率，這些因素都促成了基站接受氮化鎵器件。
GaN可以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，對于既定功率水平，GaN具有體積小的優(yōu)勢。有了更小的器件，就可以減小器件電容，從而使得較高帶寬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得更加輕松。氮化鎵作為一種寬禁帶半導(dǎo)體，可承受更高的工作電壓，意味著其功率密度及可工作溫度更高，因而具有高功率密度、低能耗、適合高頻率、支持寬帶寬等特點(diǎn)。
快充類手機(jī)需求旺盛
隨著電子產(chǎn)品的屏幕越來越大，充電器的功率也隨之增大，尤其是對于大功率的快充充電器，使用傳統(tǒng)的功率開關(guān)無法改變充電器的現(xiàn)狀。而GaN技術(shù)可以做到，因?yàn)樗悄壳叭蜃羁斓墓β书_關(guān)器件，并且可以在高速開關(guān)的情況下仍保持高效率水平，能夠應(yīng)用于更小的元件，應(yīng)用于充電器時(shí)可以有效縮小產(chǎn)品尺寸，比如使目前的典型45W適配器設(shè)計(jì)可以采用25W或更小的外形設(shè)計(jì)。氮化鎵充電器可謂吸引了全球眼球，高速高頻高效讓大功率USB PD充電器不再是龐大笨重，小巧的體積一樣可以實(shí)現(xiàn)大功率輸出。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，許多主流的手機(jī)廠商都已將USB PD快充協(xié)議納入到了手機(jī)的充電配置。USB PD快充的手機(jī)已經(jīng)多達(dá)52款型號和覆蓋15個(gè)品牌，其中不乏蘋果、華為、小米、三星等一線大廠品牌。USB PD快充將成為目前手機(jī)、游戲機(jī)、筆記本電腦等電子設(shè)備的首選充電方案。
現(xiàn)下，5G商用，消費(fèi)類電源快充快速普及，氮化鎵在這些領(lǐng)域都有著較為廣闊的應(yīng)用前景，氮化鎵未來可期。
參考資料：
周國強(qiáng).射頻氮化鎵GaN技術(shù)及其應(yīng)用
充電頭網(wǎng)站.5G、快充等市場爆發(fā)，氮化鎵商用進(jìn)入快車道
陳欣.氮化鎵半導(dǎo)體材料發(fā)展現(xiàn)狀
