什么是氮化镓？有哪些应用？

现在的充电器与几年前的充电器相比，体积上大幅缩减，而充电速度却实现了十几倍的飞跃式提升。这其中究竟隐藏着怎样的奥秘呢?

随着晶体管越做越小，芯片的功耗和尺寸持续降低，电子设备也随之不断更新换代，这就是大家都熟悉的摩尔定律。

然而，新工艺并非芯片性能提升的唯一路径，新材料的应用更是一条重要的升级通道，在功率电子相关领域更是如此。

近年来，有一种非常火的材料——氮化镓，从手机、电脑的快速充电器，到微型光伏逆变器，再到灵活多变的工业机械臂，氮化镓作为第三代半导体，已在众多领域与硅基芯片展开了激烈的竞争。

现在，我们一起了解一下氮化镓。氮化镓(GaN)是氮和镓的化合物，其材料结构和纤锌矿相近，硬度颇高，通常呈现黄色粉末状，遇水会发生化学反应，且不可燃烧。它与碳化硅(SiC)、金刚石等半导体材料一起，被誉为继第一代锗(Ge)、硅(Si)半导体材料及第二代砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)半导体材料之后的第三代半导体材料。

氮化镓具有宽直接带隙、强原子键、高热导率及良好化学稳定性(几乎不会被任何酸腐蚀)等特性，耐高压性能优异，抗辐照能力强劲，在光电子、高温大功率器件以及高频微波器件应用领域拥有极为广阔的发展前景。

用氮化镓制成的晶体管，简称为 GaN FET 或者 GaN HEMT。现在氮化镓的制备工艺远不及硅成熟。硅片衬底现已实现 12 寸量产规模，而氮化镓衬底顶多只能做到 6 寸，成本特别高，晶体缺陷也较多，所以许多氮化镓器件都是在硅片衬底上制造而成的。

氮化镓的应用范围极为广泛，当前在 PD 快充、5G 电源、功率开关以及服务器等诸多领域均有着广泛的运用。

氮化镓在充电器领域的应用时间并不长。2014 年，纳微科技创立不久后便推出了全球首款氮化镓 IC 的原型 DEMO。2018 年，ANKER 安克充电器率先采用氮化镓材料，此后众多厂商纷纷效仿，氮化镓材料逐步取代传统的硅基材料，如今氮化镓充电器已随处可见。相较于硅基充电器，氮化镓充电器体积小、重量轻、高耐压、高效率、高频率、发热少，且性能稳定。

氮化镓(GaN)非常适合应用于 5G 电源领域。随着 5G 技术的不断发展，5G 网络设施对电源转换技术的需求与氮化镓的技术优势几乎完美契合。例如，在 5G 基站中，功率放大器能耗巨大且散热问题突出， 5G 网络又对射频信号的频率、能效、带宽以及线性度提出了更高要求，而无线充电技术也在不断革新，氮化镓材料所制的功率器件能够很好地满足这些需求。

据相关研究机构预测，到 2027 年氮化镓功率器件的市场规模有望攀升至 20 亿美元。作为第三代半导体材料，其技术研发与应用拓展正处于蓬勃发展的阶段。每一次新材料的诞生与应用都会给行业带来巨大的变革与冲击，精准把握新材料的应用，无论是对各行各业的发展，还是对国家的整体发展进程而言，均有着极为关键的意义。

芯干线科技作为国内碳化硅和氮化镓功率器件的领跑者，GaN产品已稳居国内领先水平。凭借公司自有的GaN芯片设计专利和先进的封装工艺，氮化镓产品已成功通过了汽车级1000小时可靠性测试，在性能上与国际龙头企业产品比肩齐驱。今年4月，芯干线科技成功进入全球一线Ai算力服务器供应商白名单，并助力多家上市公司开发成功GAN电源产品。产品覆盖100W到11KW 功率段，能够广泛适用于消费类、工业自动化、能源电力与车载电源等多行业应用，充分满足多样化的行业应用需求。

关于芯干线科技

芯干线科技是一家由功率半导体资深海归博士、电源行业市场精英和一群有创业梦想的年轻专业人士所创建的宽禁带功率器件原厂。2022年被评为规模以上企业，2023年国家级科技型中小企业、国家级高新技术企业，通过了ISO9001生产质量管理体系认证。在2024年通过了IATF16949汽车级零部件生产质量管理体系认证。

公司自成立以来，深耕于功率半导体Si MOS & IGBT、GaN HEMT、SiC MOS & SBD、IGBT 和 SiC Module等功率器件及模块的研发和销售。产品被广泛应用于消费、光伏、储能、汽车、Ai服务器、工业自动化等能源电力转换与应用领域。