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    關於科技說

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    前言

    氮化鎵從2019年開始出現在大眾的視線,2020年初小米10系列手機發表會小米CEO雷軍將自家65W氮化鎵充電器拿在手上曝光後,氮化鎵市場正式快速崛起,多家手機大廠都開始將氮化鎵晶片加入自家充電產品。

    根據法國知名科技產業市調機構Yole的預測,氮化鎵在未來的市場會逐漸成為主流材料,全球許多半導體大廠都加入戰局,舉大家最熟悉的就是市值破12兆台幣的台積電,在2020年初時台積電宣布與意法半導體合作開發氮化鎵,為的就是搶進這塊超級藍海。假如蘋果也在自家充電器使用氮化鎵,更會大幅加快氮化鎵的市佔率。

    今天就來跟大家介紹氮化鎵,半導體材料從第一代的矽(Si)、第二代的砷化鎵(GaAs)至目前已到氮化鎵(GaN)碳化矽(SiC)為主的第三代。

    連台積電都搶進!第三世代半導體材料 - 氮化鎵GaN是什麼?
    連台積電都搶進!第三世代半導體材料 – 氮化鎵GaN是什麼?

    第三代半導體材料被稱為「寬能隙半導體」(WBG),相對於以往的材料有著更寬的帶隙,帶隙越寬,越能耐高溫高壓高頻高電流,能源轉換效率也較好,因此氮化鎵集合了散熱佳、體積小、能源耗損小、功率高四種優良特性。

    氮化鎵成為三原色LED最後一塊拼圖

    自1993年,氮化鎵大量使用在科技產業,日亞化學工業的中村修二成功透過氮化鎵製作出藍色LED,終於湊齊LED光三原色的最後一色。所以氮化鎵開始廣為科技業使用並非是從電力或通訊設備開始。

    5G時代來臨

    通訊進入5G時代後,科技發展逐漸走向高頻,矽與砷化鎵開始無法負荷通訊設備高漲的頻率,而這也正好符合氮化鎵高工作頻率的特性,高頻狀態下除了保持優異效能外也能維持穩定度。且氮化鎵射頻元件有著高功率密度的特性,在相同功率下可以獲得比傳統材料更精巧的體積,非常適合需要高密度設置的5G基地台。

    體積輕巧

    氮化鎵的體積與高功率優勢也非常適合使用在充電器,尤其現在大家手邊的器材越來越多,手機、平板、筆電、遊戲機等等,隨著效能加強,在電力的要求也越來越高,除了充電速度要快、瓦數夠高還希望能兼顧攜帶性,這些需求都像是為氮化鎵量身打造的舞台設定。

    以往出門要帶很大或是很多顆充電器,但現在用上氮化鎵元件後,充電器得以在體積小,方便攜帶的條件下獲得高瓦數的輸出,除了手機,更是能輕鬆為16吋MacBook Pro以及電競筆電這種高效能筆電提供充足電力。

    氮化鎵充電器都比較貴?

    大家會覺得使用氮化鎵元件的充電器價格普遍較高,其實氮化鎵的發展已經一段時日了,但早期因為製作難度及成本所以通常只會用在軍事或是衛星設備上。到了近年在製程上有突破才開始進入人們的日常中。

    儘管氮化鎵市場已開,不過氮化鎵是需要人工合成的材料,在製作難度上也較傳統的矽高非常多,因此價格仍會比普通矽元件充電器高。

    氮化鎵不能用在製作處理器

    雖然氮化鎵是半導體材料,但只用於光電、通訊射頻及電源功率元件,所以手機及電腦的處理器及顯示卡這些產品並不會使用氮化鎵作為材料,而是繼續使用傳統的矽。

    結語

    氮化鎵已成趨勢,除了追求新科技,想要更實用充電器的你也一定要親自體驗氮化鎵這個新世代半導體材料為生活帶好的好處。

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