消费电子

功率大，空间小，用氮化镓

从充电系统到5G网络，基于氮化镓的半导体是移动设备的新热点。

全球有超过50亿人使用手机（数据来源：Digital 2020 - Global Digital Overview），除此还有笔记本电脑、智能手表、运动手环和其他层出不穷的移动设备，都需要充电 —— 因此充电器市场是高度动态的。基于宽带隙半导体的器件使充电器的体积更小，充电速度更快，比传统硅基充电器的发热量更低。

传统硅基半导体的开关频率仅限于几百千赫兹，而碳化硅和氮化镓的开关频率都达到了兆赫兹范围。开关频率的增加有助于我们在设计中使用更小的磁性器件，并减少能量损失。

为电池提供更多电力

氮化镓半导体在充电器市场的份额正稳步增加。氮化镓是一种具有宽能带隙的材料，其电子带隙是硅的三倍，因此可以用更小的芯片处理大电场。氮化镓的能效比硅高40%，而且在运行中不会产生那么多热量。其较高的充电效率允许更多的电力转移到电池，这意味充电速度大大增加。以一半的尺寸和重量，氮化镓芯片可以传输三倍于传统硅基技术的能量。使用氮化镓还可以降低器件和散热器的成本。比如，小米和联想已经推出世界上最小的65W充电器，零售价格还比从前最好的硅基充电器低50-75%。

一个充电器，满足所有需求

如今，氮化镓器件也可以轻松实现所谓的多口充电器。它们的功率输出高达几百瓦，可以同时给多个移动设备充电。消费者可以同时为他们的iPhone、iPad和MacBook充电，还比以前快得多。在充电器中使用氮化镓半导体不仅可以减少充电过程中的能量损失，而且还可以确保将来只需要一个设备就可以为家中的所有移动设备供电。减少多余的充电器，在减少电子垃圾和节约资源方面也做出了重大贡献。

在数米之外实现无线充电

打造移动设备充电的 "基础设施 "，下一步是无线充电。目前该领域有两种平行竞争的技术。一个是Qi标准，在基于Qi标准的感应式充电中，设备必须直接放在充电器上，能量以100至205KHz之间的低频率传输。一个是谐振技术，主要由AirFuel联盟推广。能量以6.78MHz的高频率传输，可以在几米的相对较长的距离内传送，预计未来的功率输出为22W。这项技术还提供了同时为多个设备充电的设施。此时，氮化镓显示了它的优势，特别是与高频的磁共振技术相结合。它使发射器和接收器的效率更高，并降低了器件成本。在这种情况下，使用氮化镓制造的充电台也有好处，体积更小，重量更轻，而且由于功率损耗低，表面热量也会减少。

可靠又低成本的5G基站

未来，移动设备的用户们不仅会在充电器中发现氮化镓，这种半导体材料还将在推行5G通信标准时发挥关键作用。因为使用氮化镓创建的5G基础设施，能满足性能、效率和低运营成本这三个关键要求。

由于热性能的出众，氮化镓半导体可用于操作电压和功率密度很高的器件，能让无线电天线阵列提供同等性能的同时，做得更小。这意味着，用氮化镓器件实现的一个32天线MIMO阵列传输的功率，等同于使用传统技术实现的64天线MIMO阵列。再者，氮化镓芯片本身也小20%左右。这两个因素都意味着基站可以更小。

在5G的高频率下，如3.5GHz，氮化镓的效率比现有的硅技术高10-15%。在氮化镓半导体的各种优点中，它的鲁棒性和对电离辐射的低敏感度，对控制汽车和工业厂房的网络的稳定性尤其重要。