『氮化镓』氮化镓快充或引发充电革命？第三代半导体材料GaN到底有多神？ |半导体材料|器件|

近日，小米通过线上直播的形式发布了小米10Pro系列手机以及部分配件产品。小米公司CEO雷军在介绍完小米10之后，顿了顿，宣布了一个新的充电头。这个充电头支持小米65W快充，但比标配充电头小了一倍，并且发热更低。这，就是氮化镓（GaN）充电头，未来旗舰的标配。
【『氮化镓』氮化镓快充或引发充电革命？第三代半导体材料GaN到底有多神？】

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半导体行业在摩尔定律的“魔咒”下已经狂奔了50多年，随着半导体工艺的特征尺寸日益逼近理论极限，摩尔定律对半导体行业的加速度已经明显放缓。除了进一步发展在摩尔定律下的制造工艺外，寻找硅（Si）以外新一代的半导体材料，也就成了一个重要方向。在这个过程中，氮化镓（GaN）近年来作为一个高频词汇，进入了人们的视野。

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GaN是一种新型的半导体材料，中文名为氮化镓，英文名称是 Gallium nitride 。它是氮和镓的化合物，是一种直接能隙（Direct Bandgap）的半导体，也是一种宽禁带半导体材料。与碳化硅（SiC）一起被成为“第三代半导体材料” ，而第三代半导体材料正凭借其优越的性能和巨大的市场前景，成为全球半导体市场争夺的焦点。
为什么GaN技术得到了发展？
与GaN相比，实际上同为第三代半导体材料的SiC的应用研究起步更早，而之所以GaN近年来更为抢眼，主要的原因有两点：第一， GaN在降低成本方面显示出了更强的潜力，目前主流的GaN技术厂商都在研发以Si为衬底的GaN的器件，以替代昂贵的SiC衬底；第二，由于GaN器件是个平面器件，与现有的Si半导体工艺兼容性强，这使其更容易与其他半导体器件集成。
GaN首先从上世纪90年代开始在LED领域大放异彩，自20世纪初以来， GaN功率器件已经逐步商业化。 2010年，第一个GaN功率器件由IR投入市场，自商用功率GaN器件首次发布以来，越来越多的企业进入该产业链。
GaN或引发充电革命
随着GaN技术获得突破，成本得到控制，除了射频微波领域，它还被广泛应用到了消费类电子等领域，其中快速充电器便是一例。采用了GaN功率器件的充电器最直观的感受就是体积小、重量轻，在发热量、效率转换上相比普通充电器也有更大的优势，大大的提升了用户的使用体验。
2018年10月， ANKER发布了全球首款USB PD GaN充电器PowerPort Atom PD1 ，和苹果5W充电器差不多的体积却能输出高达27W的功率，吸足眼球。随后，除了专门生产充电头的厂商，不少消费电子厂商也盯上了GaN充电技术。去年10月发布的OPPO Reno Ace中，就标配了一个GaN充电器，可以实现65W的超级闪充，成为全球首款标配GaN充电器的手机。
上个月，在小米新品发布会上，小米也推出了一款体积小巧的充电器，采用了来自Navitas的NV6115和NV6117 GaNFast功率IC ，体积为56.3x30.8x30.8mm ，官方表示是标准适配器尺寸的一半，也就是小米GaN充电器Type-C 65W —— 再次让GaN材料在充电器上的应用引发了消费电子行业的关注。

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就整个消费电子行业的情况来看， GaN已经在全球主流的消费电子厂商中得到了关注和投入， GaN也正在伴随充电器快速爆发。今年一月，在美国举办的CES展会上，参展的GaN充电器已经多达66款，其中涵盖了18W、30W、65W、100W等多个功率以及全新品类超级扩展坞，满足手机、平板、笔电的全方位充电需求。综合性能和成本两个方面， GaN也有望在未来成为消费电子领域快充器件的主流选择。