我國的氮化鎵技術怎麼樣

㈠ 氮化鎵是什麼東西, 目前技術成熟嗎

GaN ，氮化鎵 這是一種具有較大禁帶寬度的半導體,屬於所謂寬禁帶半導體之列。它是微波功率晶體管的優良材料，也是藍色光發光器件中的一種具有重要應用價值的半導體。GaN材料的研究與應用是目前全球半導體研究的前沿和熱點，是研製微電子器件、光電子器件的新型半導體材料，並與SIC、金剛石等半導體材料一起，被譽為是繼第一代Ge、Si半導體材料、第二代GaAs、InP化合物半導體材料之後的第三代半導體材料。它具有寬的直接帶隙、強的原子鍵、高的熱導率、化學穩定性好（幾乎不被任何酸腐蝕）等性質和強的抗輻照能力，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應用方面有著廣闊的前景。 GaN材料的缺點和問題一方面，在理論上由於其能帶結構的關系，其中載流子的有效質量較大，輸運性質較差，則低電場遷移率低，高頻性能差。 另一方面，現在用異質外延（以藍寶石和SiC作為襯底）技術生長出的GaN單晶，還不太令人滿意（這有礙於GaN器件的發展），例如位錯密度達到了108~1010/cm2（雖然藍寶石和SiC與GaN的晶體結構相似，但仍然有比較大的晶格失配和熱失配）；未摻雜GaN的室溫背景載流子（電子）濃度高達1017cm-3（可能與N空位、替位式Si、替位式O等有關），並呈現出n型導電；雖然容易實現n型摻雜（摻Si可得到電子濃度1015~1020/cm3、室溫遷移率＞300 cm2/ V.s 的n型GaN），但p型摻雜水平太低（主要是摻Mg），所得空穴濃度只有1017~1018/cm3，遷移率＜10cm2/V.s，摻雜效率只有0.1%~1%（可能是H的補償和Mg的自身電離能較高所致）。 GaN材料的優點與長處①禁帶寬度大（3.4eV），熱導率高（1.3W/cm-K），則工作溫度高，擊穿電壓高，抗輻射能力強； ②導帶底在Γ點，而且與導帶的其他能谷之間能量差大，則不易產生谷間散射，從而能得到很高的強場漂移速度（電子漂移速度不易飽和）； ③GaN易與AlN、InN等構成混晶，能製成各種異質結構，已經得到了低溫下遷移率達到105cm2/Vs的2-DEG（因為2-DEG面密度較高，有效地屏蔽了光學聲子散射、電離雜質散射和壓電散射等因素）； ④晶格對稱性比較低（為六方纖鋅礦結構或四方亞穩的閃鋅礦結構），具有很強的壓電性（非中心對稱所致）和鐵電性（沿六方c軸自發極化）：在異質結界面附近產生很強的壓電極化（極化電場達2MV/cm）和自發極化（極化電場達3MV/cm），感生出極高密度的界面電荷，強烈調制了異質結的能帶結構，加強了對2-DEG的二維空間限制，從而提高了2-DEG的面密度（在AlGaN/GaN異質結中可達到1013/cm2，這比AlGaAs/GaAs異質結中的高一個數量級），這對器件工作很有意義。 總之，從整體來看，GaN的優點彌補了其缺點，特別是通過異質結的作用，其有效輸運性能並不亞於GaAs，而製作微波功率器件的效果（微波輸出功率密度上）還往往要遠優於現有的一切半導體材料。 編輯本段GaN器件製造中的主要問題 因為GaN是寬禁帶半導體，極性太大，則較難以通過高摻雜來獲得較好的金屬-半導體的歐姆接觸，這是GaN器件製造中的一個難題，故GaN器件性能的好壞往往與歐姆接觸的製作結果有關。現在比較好的一種解決辦法就是採用異質結，首先讓禁帶寬度逐漸過渡到較小一些，然後再採用高摻雜來實現歐姆接觸，但這種工藝較復雜。總之，歐姆接觸是GaN器件製造中需要很好解決的一個主要問題。

㈡ 現在市面上很多氮化鎵充電器，它的技術怎麼樣

氮化鎵是一種可以代替硅、鍺的新型半導體材料，由它製成的氮化鎵開關管開關頻率大幅度提高，損耗卻更小。這樣充電器就能夠使用體積更小的變壓器和其他電感元件，從而有效縮小體積、降低發熱、提高效率。當然，這是理論上。
重量上聯想口紅電源還要輕上3g，關鍵是聯想這款充電器並沒有使用氮化鎵技術。這個時候，我開始懷疑人生，難道氮化鎵只是一個為了賣充電器而炒作的噱頭？

帶著這些疑惑，我們進行了一個測試，看看除了體積重量，氮化鎵是否能帶來其他提升。

性能提升，發熱也提升

我用上述這三款充電器分別對同一台手機進行30分鍾快充測試，記錄30分鍾內的充電速度以及發熱情況。所使用的手機支持27W快充，不會對3款充電器造成瓶頸。

從測試數據來看，倍思氮化鎵充電器性能最佳，30分鍾充入71%的電量；紫米充電器次之，充入65%；而聯想口紅電源表現最差，僅充入48%。

仔細分析數據，倍思氮化鎵充電器充電速度非常平穩，每10分鍾能穩定充入11%~12%的電量，紫米在前10分鍾還能與氮化鎵充電器一戰，但後續有一些衰減，而聯想從一開始就大幅度落後，連技術同門的紫米都比不過。

看到這個結果，相信不少網友就要開始說聯想垃圾了。先不著急噴，因為我認為這應該不是硬體設計不足和轉換效率低下的問題，充電協議可能

通過功率計的數據來看，原因顯而易見，聯想充電器的輸出功率僅有14W左右，而倍思氮化鎵充電器能夠達到23W。對於一款最高支持65W的充電器來說，這肯定不是硬體缺陷或者轉換效率的問題，而是出現了快充協議不兼容的情況。關於快充協議這里不多介紹，有興趣的可以點這里查看相關文章。

不過從倍思和紫米之間的數據對比可以看出，在快充協議兼容、能提供滿速的情況下，倍思氮化鎵充電器在充電效率和速度上確實有一定優勢。

㈢ 氮化鎵快充研發重大突破，三大核心晶元實現全國產

充電頭網近日從供應鏈獲悉，國產氮化鎵快充研發取得重大突破，三大核心晶元實現自主可控，性能達到國際先進水準。

一、氮化鎵快充市場規模

氮化鎵（gallium nitride，GaN）是下一代半導體材料，其運行速度比舊式傳統硅（Si）技術加快了二十倍，並且能夠實現高出三倍的功率，用於尖端快速充電器產品時，可以實現遠遠超過現有產品的性能，在尺寸相同的情況下，輸出功率提高了三倍。

也正是得益於這些性能優勢，氮化鎵在消費類快充電源市場中有著廣泛的應用。充褲弊電頭網統計數據顯示，目前已有數十家主流電源廠商開辟了氮化鎵快充產品線，推出的氮化鎵快充新品多達數百款。華為、小米、OPPO、魅族、三星、中興、努比亞、魅族、realme、戴爾、聯想等多家知名手機/筆電品牌也先後入局。

另有數據顯示，在以電商客戶為主的充電器市場，2019年氮化鎵功率器件出貨量約為300萬-400萬顆，隨著手機以及筆記本電腦滲透率進一步提升，2020年將實現5-6倍增長，總體出貨1500-2000萬顆，2021年GaN器件的出貨量有望達到5000萬顆。預計2025年全球GaN快充市場規模將達到600多億元，市場前景異常可觀。

二、氮化鎵快充的主要晶元

據了解，在氮化鎵快充產品的設計中，主要需要用到三顆核心晶元，分別氮化鎵控制器、氮化鎵功率器件以及快充協議控制器。目前氮化鎵功率器件以及快充協議晶元均已陸續實現了國產化；而相比之下，氮化鎵控制晶元的研發就成了國產半導體廠商的薄弱的環節，氮化鎵控制器主要依賴進口，主動權也一直掌握在進口品牌手中。

這主要是因為GaN功率器件驅動電壓范圍很窄，VGS對負壓敏感，器件開啟電壓閾值（VGS-th）低1V~2V左右，極易受干擾而誤開啟。所以相較傳統硅器件而言，驅動氮化鎵的驅動器和控制器需要解決更多的技術難題。

此外，目前市面上除了少數內置驅動電路的GaN功率器件對外部驅動器要求較低之外，團或其他大多數GaN功塌純伍率器件均需要藉助外部驅動電路。

沒有內置驅動電路而又要保證氮化鎵器件可靠的工作並發揮出它的優異性能，除了需要對驅動電路的高速性能和驅動功耗做重點優化，還必須讓驅動器精準穩定的輸出驅動電壓，保障器件正確關閉與開啟，同時需要嚴格控制主迴路上因開關產生的負壓對GaN器件的影響。

三、全套國產晶元氮化鎵快充問世

東莞市瑞亨電子 科技 有限公司近日成功量產了一款65W氮化鎵快充充電器，除了1A1C雙口以及折疊插腳等常規的配置外，這也是業界首款基於國產氮化鎵控制晶元、國產氮化鎵功率器件、以及國產快充協議晶元開發並正式量產的產品。三大核心晶元分別來自南芯半導體、英諾賽科和智融 科技 。

充電頭網進一步了解到，瑞亨65W 1A1C氮化鎵快充充電器內置的三顆核心晶元分別為南芯的主控晶元SC3021A、英諾賽科氮化鎵功率器件INN650D02，以及智融二次降壓+協議識別晶元SW3516H。

該充電器支持100-240V~ 50/60Hz輸入和雙口快充輸出，配備最大輸出65W的USB-C介面，以及最大30W輸出的USB-A介面。

瑞亨65W 1A1C氮化鎵快充整機尺寸約為53*53*28mm，功率密度可達0.83W/mm³，與蘋果61W充電器修昂相比，體積約縮小了三分之一。

ChargerLAB POWER-Z KT001測得該充電器的USB-A口支持Apple2.4A、Samsung5V2A、QC3.0、QC2.0、AFC、FCP、SCP、PE等協議。

USB-C口支持Apple2.4A、Samsung5V2A、QC3.0、QC2.0、AFC、SCP、PE、PD3.0 PPS等協議。

PDO報文顯示充電器的USB-C口支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A、3.3-11V 5A。

四、氮化鎵快充三大核心晶元自主可控

南芯總部位於上海。南芯SC3021A滿足各類高頻QR快充需求，採用專有的GaN直驅設計，省去外置驅動器或者分立驅動器件；集成分段式供電模式，單繞組供電，無需復雜的供電電路；內置高壓啟動及交流輸入Brown In/Out功能，集成了X-cap放電功能；SC3021A最高支持170KHz工作頻率，適用於繞線式變壓器，SC3021B最高支持260KHz工作頻率，適用於平面變壓器。

南芯SC3021A詳細規格資料。

初級側氮化鎵開關管來自英諾賽科，型號INN650D02 ，耐壓650V，導阻低至0.2Ω，符合JEDEC標準的工業應用要求，這是整個產品的核心元器件。INN650D02 「InnoGaN」開關管高頻特性好，且導通電阻小，適合高頻高效的開關電源應用，採用DFN8*8封裝，具備超低熱阻，散熱性能好，適合高功率密度的開關電源應用。

英諾賽科總部在珠海，在珠海、蘇州均有生產基地。據了解，INN650D02 「InnoGaN」開關管基於業界領先的8英寸生產加工工藝，是目前市面上最先量產的先進製程氮化鎵功率器件，這項技術的大規模商用將推動氮化鎵快充的快速普及。

目前，英諾賽科已經在蘇州建成了全球最大的集研發、設計、外延生產、晶元製造、測試等於一體的第三代半導體全產業鏈研發生產平台，滿產後將實現月產8英寸硅基氮化鎵晶圓65000片，產品將為5G移動通信、數據中心、新能源 汽車 、無人駕駛、手機快充等戰略新興產業的自主創新發展提供核心電子元器件。

英諾賽科InnoGaN系列氮化鎵晶元已經開始在消費類電源市場大批量出貨，成功進入了努比亞、魅族、Lapo、MOMAX、ROCK、飛頻等眾多知名品牌快充供應鏈，並且均得到良好的市場反饋，成為全球GaN功率器件出貨量最大的企業之一。

智融總部位於珠海。智融SW3516H是一款高集成度的多快充協議雙口充電晶元，支持A+C口任意口快充輸出，支持雙口獨立限流。其集成了 5A 高效率同步降壓變換器，支持 PPS、PD、QC、AFC、FCP、SCP、PE、SFCP、低壓直充等多種快充協議，CC/CV 模式，以及雙口管理邏輯。外圍只需少量的器件，即可組成完整的高性能多快充協議雙口充電解決方案。

智融SW3516H詳細規格資料。

五、行業意義

氮化鎵快充三大核心晶元全面國產，一方面是在當前中美貿易摩擦的大背景下，避免關鍵技術被掐脖子；另一方面，國產半導體廠商可以充分發揮本土企業的優勢，進一步降低氮化鎵快充的成本，並推動高密度快充電源的普及。在未來的市場爭奪戰中，全國產的氮化鎵快充方案也將成為頗具實力的選手。

相信在不久之後，氮化鎵快充產品的價格將會逐漸平民化，以普通硅充電器的價格購買到全新氮化鎵快充的願景也將成為可能。

㈣ 氮化鎵的市場前景怎樣利亞德能量產氮化鎵嗎

全球氮化鎵行業處於起步階段

氮化鎵是一種無機物，化學式GaN，是氮和鎵的化合物，是一種直接能隙(direct bandgap)的半導體，自1990年起常用在發光二極體中。氮化鎵的能隙很寬，為3.4電子伏特，可以用在高功率、高速的光電元件中，例如氮化鎵可以用在紫光的激光二極體。氮化鎵等第三代半導體材料對於國家的新能源汽車產業、5G通信產業、消費電子產業等諸多產業發展有著重要的影響。2020年發達國家均不約而同將半導體技術和產業上升到安全戰略層面，考慮以國家級力量進行技術研發、產業鏈發展、原材料、生產製造等，多維度、全方位的部署搶占制高點。

氮化鎵半導體能夠承受比硅半導體更強的電流和更高的電壓。這些優勢導致了在下一代功率半導體器件中使用的氮化鎵的密集研發，用於車輛和其他用途。但是從材料的滲透率來看，根據Yole及中國電子技術標准化研究院統計數據，當前半導體材料中，硅Si的滲透率仍然最高並占據絕對重要地位，2020年Si的滲透率約為97.85%，氮化鎵GaN的滲透率僅為0.17%，處於起步階段。但從未來發展趨勢來看，氮化鎵的滲透率將會持續上升。

—— 以上數據參考前瞻產業研究院《中國氮化鎵（GaN）行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》