半導(dǎo)體當(dāng)下時(shí)代版本——GaN

當(dāng)你看到現(xiàn)在消費(fèi)、通信，甚至工業(yè)設(shè)備越來越小時(shí)，功率卻越來越高，功能越來越豐富時(shí)，你是否有想過究竟是哪些技術(shù)的突飛猛進(jìn)帶來的時(shí)下這一自帶濾鏡的世界？你可能會想到從印刷術(shù)到計(jì)算機(jī)；也可能會想到從手工制作到機(jī)械臂；或許你是熱衷科技的小能手，也會想到從CPU到GPU。不過這些都不是本編今天要給大家講的，本編今天要給大家講的是這些技術(shù)升級背后的故事——當(dāng)下半導(dǎo)體材料的革命。

半導(dǎo)體材料發(fā)展到現(xiàn)在，大致可以分為三代，代表材料為：硅（Si）——砷化鎵（GaAs）——氮化鎵（GaN），而每一代的迭代，都相應(yīng)解決了當(dāng)時(shí)瓶頸性能或問題。其中，Si主要解決數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲的問題； GaAs主要應(yīng)用于光纖通信，解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}；而當(dāng)下新興材料GaN，由于其光電轉(zhuǎn)換方面性能突出微波信號傳輸效率很高，因而對于照明、顯示、通訊及電源等領(lǐng)域應(yīng)用貢獻(xiàn)卓越。

一代版本一代神之GaN

本文的重點(diǎn)內(nèi)容來了——GaN。為便于理解，下面來舉個(gè)簡單的例子說一下GaN的神奇之處。

充電器作為日常用品，可謂必不可少，但是多了應(yīng)該也不是什么好事，這一點(diǎn)本編是深有體會。一出差，筆記本充電器、平板電腦充電器、手機(jī)充電器，光是這些已然有負(fù)重越野的感覺。

這里就需要提到兩個(gè)概念——USB PD（USB- Power Delivery）和USB Type-C。

USB PD 是在一條線纜中同時(shí)支持高達(dá)100W電力傳輸和數(shù)據(jù)通信的協(xié)議規(guī)范 。USB Type-C則是一個(gè)全新的正反插USB連接器規(guī)范，能夠支持USB 3.1（Gen1和Gen2）、Display Port和USB PD等一系列新標(biāo)準(zhǔn)。USB Type-C端口默認(rèn)最高可支持5V 3A，即15W功率；如果在USB Type-C端口中實(shí)現(xiàn)了USB PD，它就能支持USB PD規(guī)范中定義的100W功率（20V 5A）。

蘋果新款I(lǐng)phone X即可選配29W USB PD充電器（雖然很貴），這就可以讓你只帶一個(gè)更小的電源就可以輕松應(yīng)對手機(jī)、平板和筆記本。

而由于GaN具有寬禁帶寬度、高擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高電子飽和速率及更高的抗輻射能力，因而更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，采用GaN的USB PD在充電能力、小型化、充電溫度上都有進(jìn)一步的提高。

當(dāng)然，除了比較親民的USB PD充電器及其他消費(fèi)產(chǎn)品，新能源汽車、5G等諸多領(lǐng)域都將會因此得到再向前一步的跨越。

諸廠商爭先探索

而由于GaN相對而言仍屬于新興技術(shù)，因而不只有巨頭廠商爭先進(jìn)入這一市場，一些新興企業(yè)也針對這一材料進(jìn)行著諸多嘗試和探索。

法國公司EXAGAN就是新勢力中不可忽視的一員。EXAGAN是一家設(shè)計(jì)和生產(chǎn)基于GaN的電源開關(guān)功率晶體管，而經(jīng)過潛心研發(fā)，如今技術(shù)已經(jīng)基本成熟，并首次在國內(nèi)市場推廣。

采用EXAGAN專有的G-Stack^TM技術(shù)的G-FET^TM電源開關(guān)系列產(chǎn)品傳到損耗低，轉(zhuǎn)換效率高，主要包含兩大類產(chǎn)品：G-FET 650V滿足從幾安到幾十安的工作范圍，可廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施、高功率、高電壓的供應(yīng)、汽車領(lǐng)域，能夠充分提高轉(zhuǎn)換效率，降低散熱要求。

國內(nèi)市場吸引力巨大

EXAGAN首次進(jìn)入國內(nèi)市場尋找與國內(nèi)廠商的合作機(jī)會，而談到相關(guān)技術(shù)，EXAGAN總裁杜佛德表示，我們有多年GaN的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在主要運(yùn)營在發(fā)過，在全球6個(gè)國家都有業(yè)務(wù)。我們也很樂意與中國廠商分享我們的技術(shù)，近期也在拜訪中國高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)，目前也已經(jīng)與國內(nèi)若干知名IT科技公司合作，希望可以通過與國內(nèi)廠商合作，將我們的技術(shù)及產(chǎn)品方案推廣到中國應(yīng)用市場中。

“由于GaN應(yīng)用廣泛，我們希望可以通平板、電腦作為切入點(diǎn)，而汽車充電（電動汽車）、手機(jī)射頻天線等也是我們很看好的市場，我們的相關(guān)快充方案現(xiàn)在已經(jīng)有樣片出來，預(yù)計(jì)在年底量產(chǎn)，量產(chǎn)之后也會推廣到中國市場。”