#IT时报#5G绝配，充电必备，“氮化镓”如何撩起雷军的“镓”国梦

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“我特别特别喜欢这个GaN（氮化镓）充电器，摄影师来多拍几张照片。 ”在小米10手机的在线发布会上，雷军丝毫没有掩饰对小米GaN充电器的喜爱。
小巧、高效、发热低，是雷军给予小米GaN充电器的评价。小米GaN充电器虽然个头比常规充电器小了近一半，但充电速度一点不含糊。
充满4500mAh手机电池仅需45分钟，为iPhone 11充电也比苹果原装充电器快50% 。同时，还可为市面上主流笔记本电脑和手机充电。
小米打出GaN牌后， “友商们”纷纷跟进。
realme在真我X50 Pro发布会上，官宣全系标配GaN充电器，华为、三星、苹果等均释放出将使用GaN充电设备的信号。
除了手机产业链， GaN也受到资本市场的追捧， A股相关产业链上市公司近来表现强势。
出圈后的氮化镓，是一项“黑科技” ，还是一个“新物种”？
01
GaN是新物种吗？
氮化镓的分子式为GaN ，是半导体行业内公认的一种第三代半导体材料。

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芯片内部的氮化镓（GaN）和化学式结构，来源/Verge Science 维基百科
与硅（Si）、砷化镓（GaAs）为代表的第一、二代半导体材料相比， GaN具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电压以及更快的饱和电子漂移速率等物理性质。

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虽然近来GaN的热度和呼声很高，但事实上这种材料并非新生物种。
中微半导体设备有限公司技术负责人刘英斌告诉《IT时报》采访人员，早在100多年前GaN就被发现了，在二十世纪90年代被日本日亚公司用于制作蓝光LED 。
不过受限于当时的制程工艺， GaN并没有被广泛运用。

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2014年，中村修二、赤崎勇和天野浩因发明“高亮度蓝色发光二极管”获得2014年诺贝尔物理学奖，图片为中村修二和利用GaN制作的蓝光二极管，来源/维基百科
物质的性质，决定了它的用途。目前， GaN的应用主要集中在功率、光电和射频等领域。
电子创新网CEO张国斌表示， GaN的材料优势有很多，既能大幅降低功耗，又可以缩小体积， “氮化镓最大的特点是耐高压高温，损耗小， 600V以下未来将是氮化镓的地盘。 ”
在刘英斌看来， SiC（碳化硅）和GaN虽同处于第三代半导体材料的第一梯队，但适用领域有所区别， “GaN更适合高频高温的射频领域， SiC则适合电子电力领域，包括新能源电池、直交流电变换、变频变速等。 ”

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GaN更适合高频高温的射频领域， SiC则适合电子电力领域，图片来源/英飞凌
02
GaN充电器或将成标配
氮化镓是自然界没有的物质，需要靠人工合成。
刘英斌指出，氮化镓单晶的合成对反应条件要求苛刻，难度特别大， “在10000个大气压、2000度高温下，合成的氮化镓单晶只能达到研究水平。 ”

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氮化镓单晶，图片来源/Gallium nitride wafer
氮化镓单晶材料成本很高， 2英寸售价就高达每片万元以上。
因此，商业方案中使用更多的是氮化镓异质外延片。蓝宝石、碳化硅和硅是目前主要的氮化镓外延片异质衬底材料。