『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？( 二 ) |半导体材料|器件|

随着用户对充电器通用性、便携性的需求提高，未来GaN快充市场规模将快速上升，预计2020年全球GaN充电器市场规模为23亿元， 2025年将快速上升至638亿元， 5年复合年均增长率高达94％。
值得一提的是，在这样的市场趋势下，一些重要的半导体行业也大举切入到GaN市场。 GaN不仅仅只在充电器领域，凭借GaN的功率性能、频率性能以及优秀散热性能，它还可用于5G基站、自动驾驶、军用雷达等众多功率和频率有较高要求的场景。
GaN的应用不仅仅止于充电领域
但在手机领域， GaN之所以越来越出名，绝不仅仅是因为快充，而是5G时代的到来。 5G将带来半导体材料革命性的变化，随着通讯频段向高频迁移，因此基站及通信设备对射频器件高频性能的要求也在不断提高。不仅如此， 5G所需要的多重载波聚合以及基站的功率放大器， GaN都可以占据一席之地，通吃5G的上下游产业链。
在此背景下， GaN的优势将逐步凸显，使得GaN成为5G的关键技术。随着今年5G手机的大规模推出和各国5G基站的铺设，和现有的硅、砷化镓的解决方案比起来， GaN则能提供更好的功率以及能耗比，也更能适用于5G时代的需求。
在5G的关键技术Massive MIMO应用中，基站收发信机上使用大数量（如32/64等）的阵列天线实现更大的无线数据流量和连接可靠性，这种架构需要相应的射频收发单元阵列配套。因此射频器件的数量将大为增加，器件的尺寸大小很关键，利用GaN的尺寸小、效率高和功率密度大的特点可实现高集化的解决方案，如模块化射频前端器件。
除了基站射频收发单元陈列中所需的射频器件数量大为增加，基站密度和基站数量也会大为增加，因此相比3G、4G时代， 5G时代的射频器件将会以几十倍、甚至上百倍的数量增加，因此成本的控制非常关键，而硅基氮化镓在成本上具有巨大的优势，随着硅基氮化镓技术的成熟，它能以最大的性价比优势取得市场的突破。
同时在5G毫米波应用上， GaN的高功率密度特性在实现相同覆盖条件及用户追踪功能下，可有效减少收发通道数及整体方案的尺寸，实现性能成本的最优化组合。

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图片来源：Qorvo
让人感到兴奋并可瞥见未来的自动驾驶，也是GaN的应用领域。如果您仔细看，您会看到在车顶上安装了用作车辆的“眼睛”的激光雷达（LiDAR）系统。 LiDAR器件快速发射出控制光束，以及纪录光束从一个物体上反射回来到传感器的时间，并且可以确定这个物体的方向，从而制成在车辆四周的三维360度全景。激光光束的发射速度越快， LiDAR系统识别物体的能力或场景的分辨率将会更高。
GaN技术在LiDAR系统中发挥非常重要的作用，相较MOSFET器件而言，开关速度快十倍，使得LiDAR系统具备优越的解像度及更快速反应时间等优势，由于可实现优越的开关转换，因此可推动更高准确性。这些性能推动全新及更广阔的LiDAR应用领域的出现包括支持电玩应用的侦测实时动作、以手势驱动指令的计算机及自动驾驶汽车等应用。
GaN在国防工业中的应用前景也很广阔，美国的大型国防合约商雷神公司宣布将开始在新生产的Guidance Enhanced Missile-TBM（GEM-T）拦截器中使用GaN计算机芯片，以取代目前在导弹发射器中使用的行波管（TWT），希望通过使用GaN芯片升级GEM-T的发射器，提高拦截器的可靠性和效率。此外，在新生产导弹中过渡到GaN意味着发射器不需要在拦截器的使用寿命期间更换。
雷神公司的GEM-T导弹是美国陆军爱国者空中和导弹防御系统的支柱，于对付飞机和战术弹道导弹和巡航导弹。发射器将导弹与地面系统连接起来，使其能够在飞行过程中控制武器， GEM-T中的GaN发射器使用固态而不是传统的行波管设计。