手机充电器氮化镓是什么意思(镓是什么意思)

金属镓到底是个啥？为啥我们突然限制他出口，成为反击武器呢？

很多人就想不通了，既然都说镓不是稀有元素，不属于稀土，但为啥却可以拿来当反制美帝的武器？当然网络上也有很多文章解释了，但是似乎都解释得都不够清楚，基本上都是含含糊糊就过去了。

因为博主正好就是电气工程师，干的活或多或少都与他俩有些关系，于是不少小伙伴就在后台问这到底是怎么一回事，于是就找了几个在这些方面的高工了解了一下，简单来说，根本原因还是在于经济效率，说穿了就是利用市场看得见的规则在反击，啥意思呢？

首先就是镓的应用太广了，从半导体到造核弹，从新能源光伏产品再到各种永磁电机，就比如说特斯拉的车子里头也有这玩意，甚至医疗上都要用到这玩意，军事上更是牛得不行，就比如说相控雷达，还有超级通讯设备，就连现在我们平常所说的氮化镓充电器，也缺不了他，总之，高效率设备全有他的身影。

为啥他这么被热捧呢？因为本人就是电气工程师，可以说对这玩意有点熟悉，因为他的导电性和热传导性能特别好，说人话就是，只要啥玩意里头有了镓这玩意，效率能一下子提高好几倍。就跟普通人平时一次也就只能搬几块砖头，当然不包括印度那种开挂的普通人，可一旦加上了外骨骼这设备一下子就能搬几十块砖头，干啥事效率都会翻倍，而镓这玩意就相当于这些东西的外骨骼。所以才有了镓被称为电子工业脊梁的说法。

因为以前大家都是非常穷的时候，基本就是有和无的阶段，所以不少东西基本上就是能用就行，但现在随着人类攀爬科技树各种特殊技能被解锁，这些东西基本就进入到了好和不好的阶段。就比如说战斗机的代差的问题，数据显示，四代战机和五代战机硬刚，战损比达到了近144比1，而且还是老鸟驾驶员开四代战机跟菜鸟驾驶员开五代战机互攻的情况，夸张得要死，就问你怎么跟别人硬刚？而五代战机里头不少东西都用到了镓这玩意。

也就是说，随着人类不断地攀爬科技树，镓这玩意的属性被摸得越来越透，逐渐用他来解锁了一大堆东西的新属性，所以消耗量不断的加大起来，以前一般每年也就消费几百吨，而现在慢慢地增加到了上千吨。

虽然这玩意看起来很重要，但其实他在自然界随处都可以找到，所以并不是稀土，只不过提炼出来的时候有点麻烦，以至于产量特别低，所以才被称之为稀有金属，当初他刚被提炼出来的时候价格可不低，不过后来，价格就被打了下来。

这事情就好比铝一样，现在大家生活中基本离不开这玩意了。小到装零食的小包装，或者可乐的易拉罐，大到各种航天器材，甚至连你家的门窗都是铝这玩意做的。不过要知道，这玩意在200年前却贵得不行，价格直逼黄金。

在当初，大家刚刚发现铝这玩意的时候，产量少得可怜，价格甚至跟黄金差不多，以至于只有皇帝才用得起，矮子皇帝拿破仑就拿他来做餐具，所以大家都把它当作宝石级别的金属来看。不过这种情况也不长，过了差不多100年后，到了19世纪，铝的价格就变得越来越贱，为啥呢？原因就是人类攀爬科技树之后，开始进入第二次工业化革命，也就是进入了电气化这个史诗级篇章。

由于电气化普及，那么就可以解锁了大规模电解铝的这项技能，所以铝这玩意一下子产量飙升，价格就开始越来越亲民。就现在来说，依然还是以电解氧化铝来生产铝为主。目前国际上有一个衡量生产铝成本的专用计算方法，只要你了解了，也就知道生产这玩意是赔钱还是赚钱。查了一下，最近铝的价格差不多是一万八一吨。而一般来说，国际上默认一吨铝成本大概是1万4人民币左右，只要你比这个价格便宜，那么你就有钱赚。

这价格怎么来的？

生产电解一吨铝的成本大概要用一万三千多度电，而剩下的矿石、运输等其他成本大概在50%左右，也就是说，只要电价一般在0.6元左右，那么一吨铝所用的电费大概在7800元左右，所以成本大概就是1万4元人民币。也就是说，只要你能生产便宜的电，那么你就有大把的钱赚。

为啥要提到铝这玩意呢？主要就是，镓是他的伴生物，也就是说，你在电解铝的同时，也会得到镓这玩意。

接下来就是次要的原因，也就是镓的产量问题，这个也是我们反击的关键之处。

既然电解铝的同时也会得到镓这玩意，也就意味着全世界谁的电解铝行业最牛，那么他生产的镓也就会只多不少。对，你想得没错，整个蓝星上目前把电解铝这项技能点满的就是我们中国了，所以十几年来我们生产镓这玩意每年都在几百吨左右，占了全世界镓产量的90%以上。

大家在电解铝的时候，主要原材料就是氧化铝，而生产氧化铝只是铝土矿筛选，粉碎，研磨 然后加水和碱搅拌，沉淀得到氧化铝。这个过程用不到多少电，而沉淀物最下面就是一种叫赤泥的沉积物就是拿来提取镓的。

如果你有幸到过广西百色的平果，并且是开车从广昆高速公路走，只要经过平果的这个路段，注意看两旁就会发现，到处都是赤泥堆这玩意，堆得跟一座座小山似的，而镓就是从这一堆堆的小山里头提炼出来的。现在这玩意的价格还不错，大概就是每千克1700左右。于是，市场自然就开始由我们来说话了。

现在我们不往外卖镓了，那么镓的价格就会往上狂飙，可这玩意到处都要用到，你如果不买就会难受得要死，毕竟资本家的厂子，不能因为没有那一点点镓就不开了吧，所以就只能被割肉。

当然也有小伙伴就会说了，别人也可以自己生产镓，毕竟也刚刚说了，镓又不是稀土全球到处都是，所以这时候就要看生产成本了。啥意思呢？其实只要被小学六年本科毒打过的人都知道市场规律，赔钱的买卖没人愿意干，赚钱的买卖杀头都有人愿意做。

你如果为了单独生产镓，就必须搞电解铝，毕竟他可是电解铝的伴生物，这是一系列生产链的问题。所以对于资本来说，如果要他砸钱进去搞一个单独的镓，不搞一整条产业链，必然要亏得要死，毕竟还涉及到运输、存储、物流、销售等问题。

可问题是，如果要搞电解铝自然就涉及到生产成本的问题，也就是刚刚说的电价，你只有便宜的电才会有便宜的电解铝厂子。

便宜的电价就需要大型的发电机组，可现在全球，目前能把大型发电机组这个技能解锁的也就只有我们还有西方国家。我们建设一台每小时发35万度电的超临界火电机组，大概投资在30亿元左右，目前全球也就只有我们基建狂魔可以干到这个价格，而西方建这个机组成本大概是我们的三到四倍，还不算上日后机组的各种维护等价格。

可现在我们早就因为遵从西方的环保理念，承诺不对外建设大型发电机组了，也就是说想找我们干是不可能了。当然还可以找西方国家来干，可西方国家的建设价格是我们的三到四倍，如果他们来干，这电价因为建设和维护成本的问题，还是被抬高了，也同样没有便宜的电。

所以想要自己生产镓的这条路就这么彻底给堵死了，啥意思呢？

简单来说，你要搞生产镓，就要建一系列的生产线，这生产线投资可是按亿来算的，而且建设周期也要按年来计算，也就是说，你如果真看到镓的价格非常好的时候，想要搞一条生产线，需要一下子搞到按亿级别来算的投资。

可当你热火朝天干到一半的时候，我们立即可以大量的把镓给抛售出去，一下子就能让这玩意的价格给打下来，这时候可以说，你的投资完全就打了水漂，能让你的底裤都赔了进去，就问资本愿意干这个事吗？绝对不愿意。

可你如果要想让自己的东西往高阶段上去，又不得不用到镓这玩意，毕竟现在也就只有高阶的东西才能赚到大钱。就比如说大家都知道的芯片，这玩意镓在里头占比虽然不大，但却是必须要用到的东西，因为只有用到他才可以生产算力又高，能耗又低的芯片。

可芯片这玩意的生产链更加庞大和复杂，投资也要以亿来起步，再加上里头有个摩尔定律在，也就是说，你做好了造芯片的厂子，产能需要一下子拉满，在摩尔定律的期限年才能赚到最多的钱，一旦过了这个关键时间，那么你生产出来的芯片不仅没钱赚，可能还要亏钱，就算不亏钱也只能卖白菜价，收个成本钱。

所以这些造芯片的厂子如果要保持产能拉满，最好和唯一的选择就是只有跟我们买，就问你难受不？在这段时间内，因为芯片还可以保持高利润的时候，镓的价格虽然提高了不少，总体上看还是有很多的利润，可以赚到不少钱，所以干脆就只能割点肉给我们吃，哪怕厂子赚少点也无所谓了。

估计说到这里，小伙伴们对整个事情的逻辑应该很清晰了。

这篇文章也就只能把我们这次反击的情况说了个大概，里头其实有更多的细节还没有说完，但能让小伙伴们了解个大概也就算是差不多了，再多了也不好写，毕竟关系到方方面面的东西。

不过说了这么多，也该给文章写个总结了。

其实这些稀有金属早就是我们手中的扑克牌，是可以拿来跟美帝来打一打的，有小伙伴就问了，为啥不早点拿出来呢？道理很简单，这个牌属于斗地主中的炸弹类型，你总不能一上牌桌立马就出个炸弹，这绝对不是普通人打牌的思路。

但随着美帝不断的在亚太这边搞事情，又是搞乱欧洲，又来我们这边惹事情，一步步的逼着我们，加上现在局势逐渐的明朗，我们肯定要看着他出啥招我们就打啥牌。

就像前段时间美光搞事情一样，他在我们这边搞芯片厂子吃到了肉，赚到钱以后不懂感恩，又跑去美帝那边拱火，想让美帝进一步对我们的各种高科技芯片出手，既然人家都开始出打牌了，我们肯定要跟着丢个王炸，好压一压人家嚣张的气焰。

意思很简单，你不仁别怪我们不义，顺便也跟美帝表明了，我们手里头还是有不少牌可以打的，只要你敢乱来，我们就敢跟着出牌，看你能嚣张到什么时候？

但是要是要再次说一下，幸亏我们上头早就看准了对方的套路，凭着之前靠着我们人民群众吃苦耐劳，领着底薪艰苦创业，在极其艰苦一穷二白的情况下建立起了全套的产业链，有了自身的底气之后，才有了今天的反击之路，还是那句话，我们不惹事，但你也不要惹我，只要你敢动，我们就敢反击，打得一拳开，免得百拳来！

全文完，如果觉得写得不错，那就点个赞或者“在看”吧，多谢阅读。

以上，互勉！

我是@匠心鑫先生，10多年的职场老司机。欢迎关注我，每天分享职场干货，让你一路逆袭，献给每一个不想混日子的人。本人为成长，收集了800M的书籍，里面包含了很多职场道理。想破茧成蝶，一路逆风翻盘的你请关注我"提升"，将会获得惊喜！很多职场升迁的方法里面都有了，欢迎下载！

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因为博主正好就是电气工程师，干的活或多或少都与他俩有些关系，于是不少小伙伴就在后台问这到底是怎么一回事，于是就找了几个在这些方面的高工了解了一下，简单来说，根本原因还是在于经济效率，说穿了就是利用市场看得见的规则在反击，啥意思呢？

首先就是镓的应用太广了，从半导体到造核弹，从新能源光伏产品再到各种永磁电机，就比如说特斯拉的车子里头也有这玩意，甚至医疗上都要用到这玩意，军事上更是牛得不行，就比如说相控雷达，还有超级通讯设备，就连现在我们平常所说的氮化镓充电器，也缺不了他，总之，高效率设备全有他的身影。

为啥他这么被热捧呢？因为本人就是电气工程师，可以说对这玩意有点熟悉，因为他的导电性和热传导性能特别好，说人话就是，只要啥玩意里头有了镓这玩意，效率能一下子提高好几倍。就跟普通人平时一次也就只能搬几块砖头，当然不包括印度那种开挂的普通人，可一旦加上了外骨骼这设备一下子就能搬几十块砖头，干啥事效率都会翻倍，而镓这玩意就相当于这些东西的外骨骼。所以才有了镓被称为电子工业脊梁的说法。

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虽然这玩意看起来很重要，但其实他在自然界随处都可以找到，所以并不是稀土，只不过提炼出来的时候有点麻烦，以至于产量特别低，所以才被称之为稀有金属，当初他刚被提炼出来的时候价格可不低，不过后来，价格就被打了下来。

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这价格怎么来的？

生产电解一吨铝的成本大概要用一万三千多度电，而剩下的矿石、运输等其他成本大概在50%左右，也就是说，只要电价一般在0.6元左右，那么一吨铝所用的电费大概在7800元左右，所以成本大概就是1万4元人民币。也就是说，只要你能生产便宜的电，那么你就有大把的钱赚。

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可现在我们早就因为遵从西方的环保理念，承诺不对外建设大型发电机组了，也就是说想找我们干是不可能了。当然还可以找西方国家来干，可西方国家的建设价格是我们的三到四倍，如果他们来干，这电价因为建设和维护成本的问题，还是被抬高了，也同样没有便宜的电。

所以想要自己生产镓的这条路就这么彻底给堵死了，啥意思呢？

简单来说，你要搞生产镓，就要建一系列的生产线，这生产线投资可是按亿来算的，而且建设周期也要按年来计算，也就是说，你如果真看到镓的价格非常好的时候，想要搞一条生产线，需要一下子搞到按亿级别来算的投资。

可当你热火朝天干到一半的时候，我们立即可以大量的把镓给抛售出去，一下子就能让这玩意的价格给打下来，这时候可以说，你的投资完全就打了水漂，能让你的底裤都赔了进去，就问资本愿意干这个事吗？绝对不愿意。

可你如果要想让自己的东西往高阶段上去，又不得不用到镓这玩意，毕竟现在也就只有高阶的东西才能赚到大钱。就比如说大家都知道的芯片，这玩意镓在里头占比虽然不大，但却是必须要用到的东西，因为只有用到他才可以生产算力又高，能耗又低的芯片。

可芯片这玩意的生产链更加庞大和复杂，投资也要以亿来起步，再加上里头有个摩尔定律在，也就是说，你做好了造芯片的厂子，产能需要一下子拉满，在摩尔定律的期限年才能赚到最多的钱，一旦过了这个关键时间，那么你生产出来的芯片不仅没钱赚，可能还要亏钱，就算不亏钱也只能卖白菜价，收个成本钱。

所以这些造芯片的厂子如果要保持产能拉满，最好和唯一的选择就是只有跟我们买，就问你难受不？在这段时间内，因为芯片还可以保持高利润的时候，镓的价格虽然提高了不少，总体上看还是有很多的利润，可以赚到不少钱，所以干脆就只能割点肉给我们吃，哪怕厂子赚少点也无所谓了。

估计说到这里，小伙伴们对整个事情的逻辑应该很清晰了。

这篇文章也就只能把我们这次反击的情况说了个大概，里头其实有更多的细节还没有说完，但能让小伙伴们了解个大概也就算是差不多了，再多了也不好写，毕竟关系到方方面面的东西。

不过说了这么多，也该给文章写个总结了。

其实这些稀有金属早就是我们手中的扑克牌，是可以拿来跟美帝来打一打的，有小伙伴就问了，为啥不早点拿出来呢？道理很简单，这个牌属于斗地主中的炸弹类型，你总不能一上牌桌立马就出个炸弹，这绝对不是普通人打牌的思路。

但随着美帝不断的在亚太这边搞事情，又是搞乱欧洲，又来我们这边惹事情，一步步的逼着我们，加上现在局势逐渐的明朗，我们肯定要看着他出啥招我们就打啥牌。

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意思很简单，你不仁别怪我们不义，顺便也跟美帝表明了，我们手里头还是有不少牌可以打的，只要你敢乱来，我们就敢跟着出牌，看你能嚣张到什么时候？

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最近热炒的“氮化镓”到底是什么？

第三代半导体材料以氮化镓、碳化硅、氧化锌、金刚石为代表，是5G时代的主要材料，其中氮化镓和碳化硅的市场和发展空间最大。

出品|每日财报

作者|刘雨辰

受到外围市场和国际环境的影响，A股近期走势非常弱，但有一个新概念受到了市场的热炒，那就是氮化镓。炒作往往是盲目的，很多人其实根本不知道这是一种什么物质，先科普一下氮化镓（GaN）。

从化学命名就可以看出，这是由氮和镓两种离子组成的一种半导体材料，在物理特性上，其禁带宽度大于2.2eV，又被称为宽禁带半导体材料，也就是国内常说的第三代半导体材料的一种，实际上市场关注的并不只是氮化镓，而是第三代半导体材料。

根据媒体的消息，中国正在规划将大力支持发展第三代半导体产业写入“十四五”规划之中，计划在2021到2025年的五年之内，举全国之力，在教育、科研、开发、融资、应用等等各个方面对第三代半导体发展提供广泛支持，以期实现产业独立自主，不再受制于人。

什么是第三代半导体材料？

第三代是指半导体材料的迭代变化，从第一代、第二代过渡到第三代。第一代半导体材料主要是指以Si、Ge元素为主的半导体，它们是半导体分立器件、集成电路和太阳能电池的基础材料，但是硅基芯片经过长期发展，已经正在逐渐接近材料的极限，硅基器件性能提高的潜力也越来越小。

第二代半导体材料主要是指如砷化镓、锑化铟等化合物半导体材料，其中以砷化镓（GaAs）为代表，砷化镓拥有一些比硅更好的电子特性，可以用在高于250GHz的场合，并且砷化镓比同样的硅基器件更适合运用在高功率的场合，可以运用在卫星通讯、雷达系统等地方。

第三代半导体材料以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）、金刚石等宽禁带物质为代表。事实上，三代半导体材料之间的主要区别就是禁带宽度。现代物理学描述材料导电特性的主流理论是能带理论，能带理论认为晶体中电子的能级可划分为导带和价带，价带被电子填满且导带上无电子时，晶体不导电。

当晶体受到外界能量激发（如高压），电子被激发到导带，晶体导电，此时晶体被击穿，器件失效，禁带宽度代表了器件的耐高压能力。跟前两代相比，第三代半导体的禁带宽度是第一代和第二代半导体禁带宽度的近3倍，具有更强的耐高压、高功率能力，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。

第三代半导体材料以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）、金刚石为代表，是5G时代的主要材料，其中氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）的市场和发展空间最大。根据Omdia的《2020年SiC和GaN功率半导体报告》，到2020年底，全球SiC和GaN功率半导体的销售收入预计8.54亿美元。未来十年的年均两位数增长率，到2029年将超过50亿美元。

展开来看，在军事领域，GaN可用于用于雷达、电子对抗、导弹和无线通信通，碳化硅（SiC）主要用于喷气发动机、坦克发动机、舰艇发动机；在民用商业领域，氮化镓（GaN）用于基站、卫星通信、有线电视、手机充电器等小家电，而碳化硅（SiC）主要用于电动汽车、消费电子、新能源、轨道交通等。

实际上，氮化镓（GaN）技术并不是一种新的半导体技术，自1990年起就已经常被用在发光二极管中，但成本昂贵。从制造工艺上来说，氮化镓没有液态，不能使用单晶硅生产工艺的传统直拉法拉出单晶，需要纯靠气体反应合成，而氮气性质非常稳定，镓又是非常稀有的金属（镓是伴生矿，没有形成集中的镓矿，主要从铝土矿中提炼，成本比较高），而且两者反应时间长，速度慢，反应产生的副产物多。生产氮化镓对设备要求又苛刻，技术复杂，产能极低，众多因素叠加影响导致氮化镓单晶材料很贵。

产业链的现状和格局

半导体芯片结构分为衬底、外延和器件结构。衬底通常起支撑作用，外延为器件所需的特定薄膜，器件结构即利用光刻刻蚀等工序加工出具有一定电路图形的拓扑结构。第三代半导体目前主流器件形式为碳化硅基-碳化硅外延功率器件、碳化硅基-氮化镓外延射频器件。

值得关注的一点是，目前主流氮化镓器件公司大多都采用碳化硅衬底，因为基于碳化硅衬底的氮化镓器件比硅衬底氮化镓器件性能更好，良率更高，更能体现氮化镓材料优势。

例如，以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件同时具备了碳化硅的高导热性能和氮化镓在高频段下大功率射频输出的优势，突破了砷化镓和硅基LDMOS器件的固有缺陷，能够满足5G通讯对高频性能和高功率处理能力的要求，碳化硅基氮化镓射频器件已逐步成为5G功率放大器尤其宏基站功率放大器的主流技术路线。根据Yole的统计，碳化硅衬底材料市场规模将从2018年的1.21亿美金增长到2024年的11亿美金，复合增速达44%。按照该复合增速，2027年碳化硅衬底材料市场规模将达到约33亿美金。

高技术门槛导致第三代半导体材料市场以日美欧寡头垄断，全球SiC制造厂商主要是英飞凌、Cree和Rohm，三家企业占据90%的碳化硅市场份额。以导电型产品为例，2018年美国占有全球碳化硅晶片产量的70%以上，仅CREE公司就占据一半以上市场份额，剩余份额大部分被日本和欧洲的其他碳化硅企业占据。

国内开展SiC、GaN材料和器件方面的研究工作比较晚，与国外相比水平较低，阻碍国内第三代半导体研究进展的重要因素是原始创新问题。虽然相对落后，但目前国内还是形成了相对完整的产业链体系，在氮化硅领域，从事衬底片的国内厂商主要有露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳等；从事碳化硅外延生长的厂商主要有瀚天天成和东莞天域等；从事碳化硅功率器件的厂商较多，包括华润微、扬杰科技、泰科天润、绿能芯创、上海詹芯等。在氮化镓领域，尽管碳化硅被更多地作为衬底材料，但国内仍有从事氮化镓单晶生长的企业，主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特和芯元基等，从事氮化镓外延片的国内厂商主要有三安光电、赛微电子、海陆重工等，从事氮化镓器件的厂商主要有三安光电、闻泰科技、赛微电子、聚灿光电、乾照光电等。

第三代半导体正处于发展初期，国内和国际巨头基本处于同一起跑线，这是中国追赶国外的契机。此外，第三代半导体工艺产线对设备要求低，所以第三代半导体工厂的投资额度大约只有第一代硅基半导体的五分之一，难点不在设备、不在逻辑电路设计，而在于工艺，而工艺开发具有偶然性，相比较逻辑芯片难度降低，这对于本土企业来说都是利好消息。

《每日财报》认为，目前从事第三代化合物半导体最好的商业模式是IDM模式，重点关注士兰微、扬杰科技，其次，从工艺看，最受益的是半导体代工厂，华润微电子是一个不错的标的。

声明：此文出于传递更多信息之目的，文章内容仅供参考，不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。

充电器的“减肥药”！GaN（氮化镓）到底是个啥？

在PC电源和充电器市场，从去年开始便流行起一个名为“GaN”（氮化镓）的概念，并因这项技术的加盟获得了更为出色的电气性能。那么，GaN到底是一种怎样的技术，它能对我们未来的生活产生哪些影响呢？

功率体积闹矛盾

无论是笔记本还是智能手机，专门给适配器/充电器“减肥”是一件非常费力不讨好的事情，毕竟对绝大多数普通消费者而言，有着免费（随机附赠）的不用，为了小一圈的充电器花钱很不经济。

然而，随着USB Type-C接口和USB PD快充成为行业标准之后，新款手机、笔记本（主要是中高端轻薄本）和Switch游戏掌机等数码设备居然用上了同一套充电协议，这意味着研发一款USB PD充电器将拥有无数的“潜在客户”，只要产品够好绝对不愁卖！

于是，小小的充电器也开始了跨界之旅——笔记本适配器号称兼容手机，而手机的充电器则主打能为笔记本供电，出差时一个（PD充电器）在手，全家（随身携带的所有数码设备）不愁。

问题来了，什么样的充电器才够好呢？没错，就是大功率+小身材，也就是当充电器解决矛盾之后的样子。

瘦身的“拖油瓶”

充电器虽然不大，但它内部却集成了包括初级开关管、次级同步整流管、PWM控制器、同步整流控制器、变压器、电解电容、整流桥、共模电感、慢熔保险丝、快充协议控制芯片和各种MOSFET在内的数十种零部件。

学过初中物理的同学应该都知道，在充电功率相同时，充电器的体积越大散热效果必然越好。如果盲目地在缩小充电器体积的同时提高功率，发热量将难以控制，极端情况下甚至会引起火灾等隐患。

在充电器的内部构成中，MOSFET（金氧半场效晶体管，简称MOS或功率器件）至关重要，它影响着该产品所支持的最大输入/输出功率和功率转换耗损率，也是高负载运行时发热量最大的零部件之一。

一款充电器能否在支持更高功率的同时加以瘦身，最有效的解决方案就是提升MOSFET的性能并降低它的发热量。

可惜，当前用于生产MOSFET的第一代（Ge、Si）和第二代半导体材料（GaAs、InP）在单位体积的功率转换上都遇到了天花板，想进一步提升功率就必须留出足够的散热空间，也就是牺牲体积。

为此，英飞凌曾推出过“Cool MOSFET”（Coolmos），这是一种改进型结构的MOSFET，具有更低的导通电阻、更快的开关速度，可以实现更高的功率转换效率。还记得联想在2018年推出的ThinkPlus口红电源吗？这款超迷你的65W充电器只有成年人的两根手指大小，重量不足120g，堪称充电器领域的“小网红”。

而它能之所以能实现如此迷你身材，就是内置了型号为IPL60R365P7的英飞凌Cool MOSFET芯片。

可惜，哪怕是Cool MOSFET也依旧存在天花板，在65W功率下ThinkPlus的体型就算是极限了。还好，市面上随后出现了一类主打GaN（氮化镓）的迷你充电器，同样是65W的充电功率，体型却比ThinkPlus小了一大圈，几乎和传统手机用的18W快充充电器大小差不多。

那么，这种超迷你的大功率充电器又是怎样炼成的呢？

氮化镓的神助攻

目前主流的MOSFET都是基于Si硅制造的，既然这种半导体材料在高功率下已经不堪重负，那更换另外一种半导体材料不就结了？

于是，一种名为“GaN”（氮化镓）的元素出现了，它是由氮和镓组成的一种人造化合物，与碳化硅（SiC）并称为第三代半导体材料的双雄。

GaN氮化镓材料稳定又坚硬，它的熔点约为1700℃，做成GaN功率器件（GaNFET）后可以在200℃以上的高温下工作。氮化镓比硅材料的禁带宽度大3倍、击穿场强高10倍、饱和电子迁移速度快3倍、热导率高2倍，这些性能提升带来的优势就是它比硅更适合做大功率高频的功率器件。

假如电源插孔内的交流电是一望无际的湖水，充电器内的功率器件就像勺子，需要不断将插孔内的湖水捞出，转化为直流电后再传输给数码设备供电。此时，用MOSFET做的勺子每秒钟只能勺10下，再快就有烧毁罢工的风险。而GaNFET做的勺子每秒则可以勺至少30下，效率高还不怕累。

在这种低损耗和高开关频率特性的帮助下，GaN氮化镓能以更低的发热量去承受更大的功率。因此，功率相同的充电器，采用GaNFET功率器件的产品往往可以做的更轻巧迷你。

需要注意的是，GaN充电器并不是什么新鲜事物，早在2018年底，ANKER就在美国纽约发布了型号为“PowerPort Atom PD 1”的GaN充电器，在年初CES2020大展上亮相的GaN充电器数量更是接近70款，覆盖18W~100W等多个充电功率档位。

还记得2019年10月上市的OPPO Reno Ace吗？这款手机支持高达65W的SuperVOOC 2.0闪充，其标配的充电器就使用了氮化镓，OPPO也因此成为了全球首家在充电器中导入GaNFET的手机厂商。

可惜，OPPO Reno Ace的GaN充电器并不支持PD协议，只有搭配支持自家SuperVOOC 2.0技术的手机才能输出65W，较窄的适用范围注定它很难被大众所熟知。此外。Reno Ace标配的65W充电器体型较大，并没有体现出氮化镓可以帮助充电器瘦身的特性。

今年OPPO还高调发布了125W闪充充电器、110W 超闪mini充电器、65W AirVOOC无线充电器和50W超闪饼干充电器，它们的共性就是身材性感，而且兼容SuperVOOC、VOOC和PD等快充协议，兼容性更好。

而这些新一代闪充充电器可以瘦身的秘诀，依旧是内部加入了氮化镓高频开关。以50W超闪饼干充电器为例，它的厚度仅10.5mm，配合折叠插脚设计，轻松适应日常收纳携带，可轻松放置于衬衫、牛仔裤口袋，超小无负担。

时至今日，引入氮化镓的充电器已经成为高端手机的标配，在第三方PD充电器市场也呈现出了燎原之势，甚至已经出现了支持90W~120W的氮化镓充电器，可以同时为轻薄本和手机满血充电。

小结

抛开GaN氮化镓在其他领域的贡献不谈，单凭它对充电器功率提高和体型缩小的改进来看，就是一项非常值得期待和普及的技术。未来，一个只有1/4烟盒大小的充电器就能具备超过100W的输出功率，兼容所有的数码设备，想想都美妙。同时，我们也希望氮化镓能早日用于游戏本的电源适配器，帮助150W起步的“砖头”瘦身，终结游戏本越来越轻薄而适配器却依旧呆板笨重的历史。

什么是氮化镓，它对您的技术意味着什么？

GaN （氮化镓）半导体

您可能没有听说过氮化镓（GaN，gallium nitride），但氮化镓（GaN，gallium nitride）正在迅速成为智能手机领域中越来越重要的技术。这种下一代半导体材料很可能会出现在您的下一个智能手机充电器以及城镇中的新5G无线电发射塔中。

包括GV（前Google Ventures）在内的公司多年来一直在向GaN研究投入资金，而这些投资似乎正在分红。这里（本头条号）有您需要了解的有关氮化镓的所有信息，以及为什么要引起关注。

氮化镓（GaN，gallium nitride）是一种具有半导体特性的化合物，其研究可追溯到1990年代。使用GaN制造的电子组件包括二极管，晶体管和放大器。这使它与硅（您可能已经听说过的最流行的半导体材料）属于同一元素周期族。 GaN具有更宽的“带隙（band-gap）”，因此与硅基电子产品相比具有许多优势。带隙本质上衡量的是能量通过材料的难易程度。

GaN的特性包括更高的温度限制，高功率处理能力，以及电子迁移率是硅的1,000倍。但是，GaN并不真正适合直接替代当今小终端设备中用于低功耗应用处理器的硅晶体管。取而代之的是，GaN的效率在更高功率的情况下（其3.4eV与1.1eV带隙确实发挥作用）最有利。

GaN是优于硅的半导体，但价格更高。

GaN在终端设备领域显得特别有前途的是5G天线无线电和电源技术以及超快速充电配件。要记住的关键是，与传统的硅部件相比，GaN在较小的面积内具有更好的热效率和功率效率。

智能手机用户越来越熟悉快速充电技术。 30W至40W现在很普遍，而有些公司甚至在推动60W充电。这些高功率充电器虽然不笨拙，但它们的尺寸已经开始逐渐增大，并且比其低功率充电器更耗散（浪费）了更多的热量。

氮化镓充电器

改用GaN可以缩小充电器的尺寸，同时还可以确保更凉爽，更安全的充电。使用氮化镓材料可将功率从充电器更有效地传递到设备。在高功率设备中，这一点尤为重要。例如，与电话相比，笔记本电脑需要更多的电量来充电，并且常常与大功率砖块混在一起。 GaN可以使笔记本电脑和其他大功率电子设备免费使用较小的充电器。

氮化镓充电器更小，效率更高。

例如，Belkin的新型GaN充电器可将电源效率提高40％。它们为笔记本电脑提供30W，60W和68W的功率，其外形尺寸不超过传统的低功耗充电插头。 Anker还通过其PowerPort Atom系列（如上图）达到60W来采用GaN技术，Aukey也提供其Omnia充电器系列。

有了氮化镓，笔记本电脑的充电器就不必像一块大砖头了。尽管该技术比传统的半导体材料要贵一点，所以不要指望每个制造商都立即进行转换。

氮化镓还有助于应对5G无线技术的技术挑战。在更高的频率上对更多带宽的需求需要更多的功率和热量，而GaN非常适合处理。

GaN（氮化镓） 5G基站天线

回想一下GaN与硅基化合物器件相比具有更高的电子迁移率。这使其成为低于6GHz甚至甚至超过10GHz至100GHz的毫米波频率的合适材料。加上高功率和散热特性，该化合物在满足关键5G基站要求方面超过了硅。

氮化镓还有助于应对5G无线技术的技术挑战。在更高的频率上对更多带宽的需求需要更多的功率和热量，而GaN非常适合处理。

回想一下GaN与硅基化合物相比具有更高的电子迁移率。这使其成为低于6GHz甚至甚至超过10GHz至100GHz的毫米波频率的合适材料。加上高功率和散热特性，该化合物在满足关键5G基站要求方面超过了硅。

诸如功率放大器和无线电前端之类的基于GaN的电子产品可能会出现在广泛的5G设备中。从利用GaN较小特征尺寸的微蜂窝基站到主要关注热量浪费的大型发射器，一应俱全。氮化镓在其他耗电的5G技术中也可能至关重要。包括包络跟踪和波束成形天线阵列。

各种半导体材料的对比

氮化镓的最大缺点再次是其成本和对市场的不熟悉。 尽管研究逐渐使该技术变得更加负担得起，但对于超高频mmWave技术，其优势最为明显。 在6Ghz以下5G方面，GaN可能很难与硅的规模经济竞争。

总而言之，氮化镓可能是用于提高新兴5G技术效率的关键材料。 还要注意下一个电源适配器中的GaN。 在快速充电市场中，它已经是一个成长中的参与者。