氮化镓材料为什么如此昂贵？

   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。特别是50W以上的，拿来手里跟个小充电宝一样。不仅携带不便，还容易占用其他排插口位置。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，叫氮化镓（GaN）的充电器，让我们免去了这一烦恼。

　　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。

　　氮化镓，顾名思义是氮和镓组成的化合物。它是继第一代“硅”、第二代“砷化镓”后的第叁代半导体材料，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。反正就是多方位的领先。

　　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。氮化镓充电器是好东西，但是价格也同样不便利，现在一款品牌的氮化镓充电器价格都要200元以上。

　　氮化镓材料为什幺如此昂贵？

　　氮化镓是自然界没有的物质，完全要靠人工合成。氮化镓没有液态，因此不能使用单晶硅生产工艺的传统直拉法拉出单晶，纯靠气体反应合成。由于反应时间长，速度慢，反应副产物多，设备要求苛刻，技术异常复杂，产能极低，导致氮化镓单晶材料极其难得，因此2英寸售价便高达2万多。商业场景中，更多使用氮化镓异质外延片。

　　GaN 结晶本身製造难度高。

　　GaN 材料最早发明出来被用于蓝色 LED 时，人们就已经发现想要製作 GaN 结晶非常困难。好在 LED 对结晶性要求不高，产业上开始广泛使用 InGaN 材料来代替 GaN 结晶来製作蓝色 LED/LD。后来，对于 wide band gap 半导体材料的研究更加深入，人们发现 GaN 材料拥有较高的绝缘耐性，非常适合用来製作 Power Device，于是便有了 GaN 充电头。但是 Power Device 对 GaN 的结晶性有一定要求。曾经被集体迴避掉的单结晶 GaN 生产问题重新摆在了眼前。

　　不像传统 Si 材料，GaN 无法通过 CZ 法进行单结晶成长。目前主流的生产方式是在其他结晶表面生成约 1 mm 厚度的 GaN 薄膜，然后将其剥离下来，打磨后作为 GaN 基板来使用。一次只能生成 1 mm 的厚度，对比一次提拉就能生成最高可达 2 m 的 Si 来説产量已经十分低下。在剥离异种结晶时，由于单结晶周围附着的多结晶及内部的结晶缺陷等塬因，还常常会出现应力堆积导致基板破裂。实际上目前可以説人类还没有掌握大规模生产 GaN 单晶的能力。

　　在这种背景下，依旧强行将 GaN 製品商品化，（相比传统 Si 半导体，）其售价自然也要高得多。

　　来源：稗田椎菜，飞天鹰科技，V顺势有为

　　审核编辑 ：李倩