您可能沒有聽說過氮化鎵（GaN，gallium nitride），但氮化鎵（GaN，gallium nitride）正在迅速成為智能手機領域中越來越重要的技術。這種下一代半導體材料很可能會出現在您的下一個智能手機充電器以及城鎮中的新5G無線電發射塔中。

包括GV（前Google Ventures）在內的公司多年來一直在向GaN研究投入資金，而這些投資似乎正在分紅。這里有您需要了解的有關氮化鎵的所有信息，以及為什么要引起關注。

什么是氮化鎵，它能提供什么？

氮化鎵（GaN，gallium nitride）是一種具有半導體特性的化合物，其研究可追溯到1990年代。使用GaN制造的電子組件包括二極管，晶體管和放大器。這使它與硅（您可能已經聽說過的最流行的半導體材料）屬于同一元素周期族。 GaN具有更寬的“帶隙（band-gap）”，因此與硅基電子產品相比具有許多優勢。帶隙本質上衡量的是能量通過材料的難易程度。

GaN的特性包括更高的溫度限制，高功率處理能力，以及電子遷移率是硅的1,000倍。但是，GaN并不真正適合直接替代當今小終端設備中用于低功耗應用處理器的硅晶體管。取而代之的是，GaN的效率在更高功率的情況下（其3.4eV與1.1eV帶隙確實發揮作用）最有利。

GaN是優于硅的半導體，但價格更高。

GaN在終端設備領域顯得特別有前途的是5G天線無線電和電源技術以及超快速充電配件。要記住的關鍵是，與傳統的硅部件相比，GaN在較小的面積內具有更好的熱效率和功率效率。

氮化鎵充電器

智能手機用戶越來越熟悉快速充電技術。 30W至40W現在很普遍，而有些公司甚至在推動60W充電。這些高功率充電器雖然不笨拙，但它們的尺寸已經開始逐漸增大，并且比其低功率充電器更耗散（浪費）了更多的熱量。

氮化鎵充電器

改用GaN可以縮小充電器的尺寸，同時還可以確保更涼爽，更安全的充電。使用氮化鎵材料可將功率從充電器更有效地傳遞到設備。在高功率設備中，這一點尤為重要。例如，與電話相比，筆記本電腦需要更多的電量來充電，并且常常與大功率磚塊混在一起。 GaN可以使筆記本電腦和其他大功率電子設備免費使用較小的充電器。

氮化鎵充電器更小，效率更高。

例如，Belkin的新型GaN充電器可將電源效率提高40％。它們為筆記本電腦提供30W，60W和68W的功率，其外形尺寸不超過傳統的低功耗充電插頭。 Anker還通過其PowerPort Atom系列（如上圖）達到60W來采用GaN技術，Aukey也提供其Omnia充電器系列。

有了氮化鎵，筆記本電腦的充電器就不必像一塊大磚頭了。盡管該技術比傳統的半導體材料要貴一點，所以不要指望每個制造商都立即進行轉換。

GaN和5G

氮化鎵還有助于應對5G無線技術的技術挑戰。在更高的頻率上對更多帶寬的需求需要更多的功率和熱量，而GaN非常適合處理。

GaN（氮化鎵） 5G基站天線

回想一下GaN與硅基化合物器件相比具有更高的電子遷移率。這使其成為低于6GHz甚至甚至超過10GHz至100GHz的毫米波頻率的合適材料。加上高功率和散熱特性，該化合物在滿足關鍵5G基站要求方面超過了硅。

氮化鎵還有助于應對5G無線技術的技術挑戰。在更高的頻率上對更多帶寬的需求需要更多的功率和熱量，而GaN非常適合處理。

回想一下GaN與硅基化合物相比具有更高的電子遷移率。這使其成為低于6GHz甚至甚至超過10GHz至100GHz的毫米波頻率的合適材料。加上高功率和散熱特性，該化合物在滿足關鍵5G基站要求方面超過了硅。

諸如功率放大器和無線電前端之類的基于GaN的電子產品可能會出現在廣泛的5G設備中。從利用GaN較小特征尺寸的微蜂窩基站到主要關注熱量浪費的大型發射器，一應俱全。氮化鎵在其他耗電的5G技術中也可能至關重要。包括包絡跟蹤和波束成形天線陣列。

各種半導體材料的對比

氮化鎵的最大缺點再次是其成本和對市場的不熟悉。 盡管研究逐漸使該技術變得更加負擔得起，但對于超高頻mmWave技術，其優勢最為明顯。 在6Ghz以下5G方面，GaN可能很難與硅的規模經濟競爭。

總而言之，氮化鎵可能是用于提高新興5G技術效率的關鍵材料。 還要注意下一個電源適配器中的GaN。 在快速充電市場中，它已經是一個成長中的參與者。