新華社在兩會授權下發布《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》，揭示有待突破的科技前沿領域。而近來倍受關注的氮化鎵（GaN）則與關鍵半導體制造材料、先進製程、碳化矽（SiC）、IGBT、MEMS並列為積體電路領域的六大重點發展專案。
GaN主要應用於無線通訊、充電領域
GaN屬於化合物半導體，與SiC一同被視為第三代半導體，有別於第一代半導體矽（Si），以及第二代半導體砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）。GaN、SiC的能隙值是Si、GaAs、InP兩倍以上，單位厚度擊穿電壓值則在5～7倍左右，飽和漂移速率在1倍以上，更能滿足高壓、高溫、高速切換的工作需求；
再者，GaN、SiC的功率密度比Si高，不僅能降低耗損，更有利於元件尺寸微縮，在機構設計上也比Si元件更具彈性。由於SiC的熱導率、單位厚度擊穿電壓比GaN高，故適合應用在高功率、高溫的工作環境，例如電動車、再生能源所需之逆變器、DC-DC轉換器、AC-DC轉換器、電源管理裝置等；
而GaN的飽和漂移速率與操作頻率更高，適合應用於無線通訊、充電領域，例如基地臺的功率放大器（PA）、充電器、無線充電發射器等。
表：Si、GaN材料特性
Source：拓墣產業研究院整理，2021/03
行動裝置續航力提升幅度有限，GaN充電器將成主流解決方案
由4G、智慧型手機、筆記型計算機開創的多元應用，已是數億人日常生活中不可或缺部分，而延長智慧型手機、筆記型計算機的續航力亦成為產品設計上主要考量之一。惟以近年發展來看，無論是降低能耗，或是提高電池容量，對於提升續航力所能發揮的效益相對有限，因此利用快速充電以彌補續航力有限方式，就成為現階段最佳解決方案。
以往的快速充電方案主要依賴搭載Si晶片的高功率充電器，而此類充電器的功率越高，充電器越為厚重，可攜性不足，隨著電池容量放大至4，000mAh以上，Si充電器的充電效率逐漸難以滿足快充需求。
自從GaN製造技術出現突破後，新一代GaN充電器有望成為未來主流的快充解決方案。現階段各家推出的GaN充電器皆善用GaN材料特性，在體積與輸出電流的表現皆優於Si MOSFET充電器。相較於同瓦數Si MOSFET充電器，GaN充電器的體積平均縮小30～50%不等，針對支援相同快充技術的多種裝置，實際輸出功率約可提升10%左右。在降低能耗難度越來越高、電池容量受限於機構空間而難以提升的長期趨勢下，預期GaN充電器需求將持續提升，估計2020年全球GaN充電器出貨量達21百萬個，並有望於2024年達258百萬個，年複合成長率達87。2%。
圖片來源：拍信網
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