? ?近幾年，隨著手機充電功率越來越高，充電器體積也越來越大。特別是50W以上的，拿來手里跟個小充電寶一樣。不僅攜帶不便，還容易占用其他排插口位置。很多人擔(dān)心，以后100W快充普及，出門都得帶個磚頭般的充電器。如此一來，快充的價值將大打折扣，還不如拿個充電寶出門。

　　好在，廠商們找到了一種高功率，且轉(zhuǎn)換效率高的材料，叫氮化鎵（GaN）的充電器，讓我們免去了這一煩惱。

　　傳統(tǒng)的充電器開關(guān)管，是用硅和鍺做的，受限于材料特性，開關(guān)頻率較低，需要一個很大的變壓器配合。

　　氮化鎵，顧名思義是氮和鎵組成的化合物。它是繼第一代“硅”、第二代“砷化鎵”后的第叁代半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬度大、擊穿能力強、熱導(dǎo)率高、耐高溫、抗輻射等優(yōu)越特性。反正就是多方位的領(lǐng)先。

　　可換成氮化鎵就不一樣了，單車變轎車，開關(guān)頻率得到大幅提升，損耗還更小。如此一來，充電器就能用上體積更小的變壓器、電容、電感。。。。。。從而有效縮小充電器體積，降低發(fā)熱、提高效率。氮化鎵充電器是好東西，但是價格也同樣不便利，現(xiàn)在一款品牌的氮化鎵充電器價格都要200元以上。

　　氮化鎵材料為什幺如此昂貴？

　　氮化鎵是自然界沒有的物質(zhì)，完全要靠人工合成。氮化鎵沒有液態(tài)，因此不能使用單晶硅生產(chǎn)工藝的傳統(tǒng)直拉法拉出單晶，純靠氣體反應(yīng)合成。由于反應(yīng)時間長，速度慢，反應(yīng)副產(chǎn)物多，設(shè)備要求苛刻，技術(shù)異常復(fù)雜，產(chǎn)能極低，導(dǎo)致氮化鎵單晶材料極其難得，因此2英寸售價便高達(dá)2萬多。商業(yè)場景中，更多使用氮化鎵異質(zhì)外延片。

　　GaN 結(jié)晶本身製造難度高。

　　GaN 材料最早發(fā)明出來被用于藍(lán)色 LED 時，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)想要製作 GaN 結(jié)晶非常困難。好在 LED 對結(jié)晶性要求不高，產(chǎn)業(yè)上開始廣泛使用 InGaN 材料來代替 GaN 結(jié)晶來製作藍(lán)色 LED/LD。后來，對于 wide band gap 半導(dǎo)體材料的研究更加深入，人們發(fā)現(xiàn) GaN 材料擁有較高的絕緣耐性，非常適合用來製作 Power Device，于是便有了 GaN 充電頭。但是 Power Device 對 GaN 的結(jié)晶性有一定要求。曾經(jīng)被集體迴避掉的單結(jié)晶 GaN 生產(chǎn)問題重新擺在了眼前。

　　不像傳統(tǒng) Si 材料，GaN 無法通過 CZ 法進(jìn)行單結(jié)晶成長。目前主流的生產(chǎn)方式是在其他結(jié)晶表面生成約 1 mm 厚度的 GaN 薄膜，然后將其剝離下來，打磨后作為 GaN 基板來使用。一次只能生成 1 mm 的厚度，對比一次提拉就能生成最高可達(dá) 2 m 的 Si 來説產(chǎn)量已經(jīng)十分低下。在剝離異種結(jié)晶時，由于單結(jié)晶周圍附著的多結(jié)晶及內(nèi)部的結(jié)晶缺陷等塬因，還常常會出現(xiàn)應(yīng)力堆積導(dǎo)致基板破裂。實際上目前可以説人類還沒有掌握大規(guī)模生產(chǎn) GaN 單晶的能力。

　　在這種背景下，依舊強行將 GaN 製品商品化，（相比傳統(tǒng) Si 半導(dǎo)體，）其售價自然也要高得多。

　　來源：稗田椎菜，飛天鷹科技，V順勢有為

　　審核編輯 ：李倩