近几年，随着手机充电功率越来越高，充电器体积也越来越大。很多人担心，以后100W快充普及，出门都得带个砖头般的充电器。如此一来，快充的价值将大打折扣，还不如拿个充电宝出门。好在，厂商们找到了一种高功率，且转换效率高的材料，让我们免去了这一烦恼。前些天的小米10系列发布会上，雷军花了大量的篇幅介绍一种叫氮化镓（GaN）的充电器。同样是65W快充，其体积比普通充电器小了一倍，发热量还更低。它是继第一代“硅”、第二代“砷化镓”后的第三代半导体材料，具有禁带宽度大、击穿能力强、热导率高、耐高温、抗辐射等优越特性。传统的充电器开关管，是用硅和锗做的，受限于材料特性，开关频率较低，需要一个很大的变压器配合。可换成氮化镓就不一样了，单车变轿车，开关频率得到大幅提升，损耗还更小。如此一来，充电器就能用上体积更小的变压器、电容、电感......从而有效缩小充电器体积，降低发热、提高效率。像这次小米的65W氮化镓充电器，尺寸仅有苹果61W快充头的三分之一。长宽和苹果祖传的5V1A差不多，完全不影响其他排插口的使用。充电时发热也控制得更好，减少了充电器过热带来的自燃风险。此外，在该技术支撑下，手机的快充功率也有望再创新高。前些天倍思就采用氮化镓，做出了全球首款120W充电器。今年是氮化镓在消费电子领域的爆发之年，前脚小米发布氮化镓充电器，后脚realme就宣布，将在X50 Pro随机附赠氮化镓充电器。另据cnBeta报道，苹果今年将发布氮化镓充电器，支持最高65W快充。连苹果都用上了。。。不出意外，下半年旗舰机基本会标配氮化镓充电器。目前，国产氮化镓充电器，价格大都在150-200之间，是同功率普通快充头的两倍左右。成也萧何败也萧何，这么贵的原因，主要是氮化镓为自然界没有的物质，完全靠人工合成，还必须是气体合成。这就搞得氮化镓晶体材料极其难得，2英寸的单晶体卖2万多人民币。即便充电器厂商为了省钱，大都是用制造单晶体时产生的边角料（外延片）。可这边角料也不便宜，8英寸的卖一万多，是同面积硅片的30多倍。小米卖149一个，还是因为他家体量大，能摊平成本，此前氮化镓充电器大都在两百以上。好在，氮化镓产业应用面越来越广，随着研发投入的加大，未来成本有望降下来。其实，氮化镓并不是一种新的材料，早在1990年，它就常被用在发光二极管中。目前除了手机领域，它还广泛应用在光电、射频等领域，包括5G基站、军事雷达、低轨卫星、航天航空、新能源汽车......拿5G基站来说，相比4G时代，5G对射频功率、耗能要求提高了一大截。氮化镓就给力多了，它作为一种宽禁带半导体，可以承受更高的工作电压，意味着其功率密度及可工作温度更高。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。调研机构Yole预测，2024年氮化镓射频器件市场规模，有望突破20亿美元。而在国防应用、电动汽车、光伏等功率半导体领域，氮化镓也起着关键性作用。对于我们来说，氮化镓不仅仅是一种新的半导体材料，还是一个“绕过专利壁垒”的好机会。因为种种原因，我们在前两代半导体材料上，起步都远远晚于发达国家。在它们建立专利壁垒后，我们每前进一步都有付出数倍甚至数十倍的代价。可氮化镓就不一样了，大家在同一起跑线上竞争，谁怕谁！尤其是近些年，国家针对氮化镓推出了一系列扶持政策：2013年的“863计划”，将第三代半导体材料及其应用列为重要内容。2015年和2016年国家科技重大专项02专项中，明确要求实现以自主可控的氮化镓基射频器件，和电路成套技术，推动我国第三代半导体在射频功率领域的可持续发展。2017年，北京、江苏、山东和广东等地，陆续出台促进化合物半导体发展的62项相关政策。 目前全球范围内，氮化镓专利申请量排名前五的国家及地区，是日本、中国大陆、美国、韩国、中国台湾。拿闻泰科技来说，它家已量产车载氮化镓，是全球最优质的氮化镓供应商之一。三安光电也不差，化合物半导体代工，已完成部分氮化镓的产线布局。到那时，我们能吃到的“自研猪肉”，将越来越多；被卡脖子的概率，也会越来越小。本文授权转载自微信公众号【科技每日推送】，ID：apptoday。
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