什么是氮化鎵？有哪些應(yīng)用？

現(xiàn)在的充電器與幾年前的充電器相比，體積上大幅縮減，而充電速度卻實(shí)現(xiàn)了十幾倍的飛躍式提升。這其中究竟隱藏著怎樣的奧秘呢?

隨著晶體管越做越小，芯片的功耗和尺寸持續(xù)降低，電子設(shè)備也隨之不斷更新?lián)Q代，這就是大家都熟悉的摩爾定律。

然而，新工藝并非芯片性能提升的唯一路徑，新材料的應(yīng)用更是一條重要的升級(jí)通道，在功率電子相關(guān)領(lǐng)域更是如此。

近年來，有一種非常火的材料——氮化鎵，從手機(jī)、電腦的快速充電器，到微型光伏逆變器，再到靈活多變的工業(yè)機(jī)械臂，氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體，已在眾多領(lǐng)域與硅基芯片展開了激烈的競爭。

現(xiàn)在，我們一起了解一下氮化鎵。氮化鎵(GaN)是氮和鎵的化合物，其材料結(jié)構(gòu)和纖鋅礦相近，硬度頗高，通常呈現(xiàn)黃色粉末狀，遇水會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且不可燃燒。它與碳化硅(SiC)、金剛石等半導(dǎo)體材料一起，被譽(yù)為繼第一代鍺(Ge)、硅(Si)半導(dǎo)體材料及第二代砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)半導(dǎo)體材料之后的第三代半導(dǎo)體材料。

氮化鎵具有寬直接帶隙、強(qiáng)原子鍵、高熱導(dǎo)率及良好化學(xué)穩(wěn)定性(幾乎不會(huì)被任何酸腐蝕)等特性，耐高壓性能優(yōu)異，抗輻照能力強(qiáng)勁，在光電子、高溫大功率器件以及高頻微波器件應(yīng)用領(lǐng)域擁有極為廣闊的發(fā)展前景。

用氮化鎵制成的晶體管，簡稱為 GaN FET 或者 GaN HEMT?，F(xiàn)在氮化鎵的制備工藝遠(yuǎn)不及硅成熟。硅片襯底現(xiàn)已實(shí)現(xiàn) 12 寸量產(chǎn)規(guī)模，而氮化鎵襯底頂多只能做到 6 寸，成本特別高，晶體缺陷也較多，所以許多氮化鎵器件都是在硅片襯底上制造而成的。

氮化鎵的應(yīng)用范圍極為廣泛，當(dāng)前在 PD 快充、5G 電源、功率開關(guān)以及服務(wù)器等諸多領(lǐng)域均有著廣泛的運(yùn)用。

氮化鎵在充電器領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)間并不長。2014 年，納微科技創(chuàng)立不久后便推出了全球首款氮化鎵 IC 的原型 DEMO。2018 年，ANKER 安克充電器率先采用氮化鎵材料，此后眾多廠商紛紛效仿，氮化鎵材料逐步取代傳統(tǒng)的硅基材料，如今氮化鎵充電器已隨處可見。相較于硅基充電器，氮化鎵充電器體積小、重量輕、高耐壓、高效率、高頻率、發(fā)熱少，且性能穩(wěn)定。

氮化鎵(GaN)非常適合應(yīng)用于 5G 電源領(lǐng)域。隨著 5G 技術(shù)的不斷發(fā)展，5G 網(wǎng)絡(luò)設(shè)施對電源轉(zhuǎn)換技術(shù)的需求與氮化鎵的技術(shù)優(yōu)勢幾乎完美契合。例如，在 5G 基站中，功率放大器能耗巨大且散熱問題突出， 5G 網(wǎng)絡(luò)又對射頻信號(hào)的頻率、能效、帶寬以及線性度提出了更高要求，而無線充電技術(shù)也在不斷革新，氮化鎵材料所制的功率器件能夠很好地滿足這些需求。

據(jù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，到 2027 年氮化鎵功率器件的市場規(guī)模有望攀升至 20 億美元。作為第三代半導(dǎo)體材料，其技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用拓展正處于蓬勃發(fā)展的階段。每一次新材料的誕生與應(yīng)用都會(huì)給行業(yè)帶來巨大的變革與沖擊，精準(zhǔn)把握新材料的應(yīng)用，無論是對各行各業(yè)的發(fā)展，還是對國家的整體發(fā)展進(jìn)程而言，均有著極為關(guān)鍵的意義。

芯干線科技作為國內(nèi)碳化硅和氮化鎵功率器件的領(lǐng)跑者，GaN產(chǎn)品已穩(wěn)居國內(nèi)領(lǐng)先水平。憑借公司自有的GaN芯片設(shè)計(jì)專利和先進(jìn)的封裝工藝，氮化鎵產(chǎn)品已成功通過了汽車級(jí)1000小時(shí)可靠性測試，在性能上與國際龍頭企業(yè)產(chǎn)品比肩齊驅(qū)。今年4月，芯干線科技成功進(jìn)入全球一線Ai算力服務(wù)器供應(yīng)商白名單，并助力多家上市公司開發(fā)成功GAN電源產(chǎn)品。產(chǎn)品覆蓋100W到11KW 功率段，能夠廣泛適用于消費(fèi)類、工業(yè)自動(dòng)化、能源電力與車載電源等多行業(yè)應(yīng)用，充分滿足多樣化的行業(yè)應(yīng)用需求。

關(guān)于芯干線科技

芯干線科技是一家由功率半導(dǎo)體資深海歸博士、電源行業(yè)市場精英和一群有創(chuàng)業(yè)夢想的年輕專業(yè)人士所創(chuàng)建的寬禁帶功率器件原廠。2022年被評(píng)為規(guī)模以上企業(yè)，2023年國家級(jí)科技型中小企業(yè)、國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，通過了ISO9001生產(chǎn)質(zhì)量管理體系認(rèn)證。在2024年通過了IATF16949汽車級(jí)零部件生產(chǎn)質(zhì)量管理體系認(rèn)證。

公司自成立以來，深耕于功率半導(dǎo)體Si MOS & IGBT、GaN HEMT、SiC MOS & SBD、IGBT 和 SiC Module等功率器件及模塊的研發(fā)和銷售。產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)、光伏、儲(chǔ)能、汽車、Ai服務(wù)器、工業(yè)自動(dòng)化等能源電力轉(zhuǎn)換與應(yīng)用領(lǐng)域。