前言
2021年3月13日，新華網刊登了《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》，其中在「集成電路」領域，特別提出要發展氮化鎵、碳化硅等第三代寬禁帶半導體技術，這標誌着氮化鎵產業已成為支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性和基礎性產業。
相對於硅材料，使用氮化鎵製造新一代的電力電子器件，可以變得更小、更快和更高效。這將減少電力電子元件的質量、體積以及生命周期成本，允許設備在更高的溫度、電壓和頻率下工作，使得電子電子器件使用更少的能量卻可以實現更高的性能。
氮化鎵功率器件的推出，首先應用在快充充電器上。氮化鎵快速開關的優勢，提高了充電器的開關頻率，減小變壓器體積，並降低器件的散熱需求，從而顯著縮小了充電器的體積，使充電器具備更大的輸出功率，更多的輸出接口，深受消費者的喜愛。
而隨着氮化鎵技術的不斷發展，氮化鎵也應用在了很多新興領域，充電頭網此次選取了手機、車充、PC電源、服務器電源、筆記本適配器、戶外電源等新場景，幫助大家掌握氮化鎵應用的最新動態。
手機
作為OPPO產品的金字招牌，VOOC閃充系統中當然也少不了氮化鎵技術的存在。但不同於絕大多數手機廠商，OPPO還嘗試將氮化鎵技術應用到手機內。
閃充技術需要充電器與手機電源管理芯片的共同協作。一直以來，手機內部開關器件都採用硅材質MOSFET器件，由於體積與阻抗的限制，不僅占據了手機主板上大量空間，而且在面對大功率快充時，硅MOSFET會產生較大的溫升與效率損耗，影響快充的穩定性與大功率持續時間。
OPPO開創性地將氮化鎵技術應用到手機內部，採用一顆氮化鎵電子開關代替兩顆硅MOSFET的功能，不僅節省了寸土寸金的手機空間，而且讓電流路徑達到了更低的阻抗，路徑上的溫升有效降低，提升充電效率與大功率持續時間，讓手機能擁有更好的充放電錶現。
車充
不同於普通充電器，車充由於受限於點煙器接口的尺寸限制，體積往往無法做大，如果採用傳統功率器件，輸出功率難以進一步提升。而如果將氮化鎵功率器件應用在車充產品中，則可以在不增大體積的情況下，提升輸出功率。
近期，智融聯合英諾賽科開發首款140W氮化鎵車充方案，兩顆外置的氮化鎵功率器件來自英諾賽科，型號均為INN040W040A。這是英諾賽科最新推出的增強型硅基氮化鎵功率器件，耐壓40V，導阻僅為4mΩ，採用FCSP 2.6 mm x 1.6 mm的極小尺寸封裝，後續會升級為QFN封裝，提高了器件的可焊接性。
智融140W雙C口氮化鎵車充方案率先在業界實現百瓦級DC-DC應用，填補了氮化鎵功率器件在DC-DC快充領域空白。藉助氮化鎵功率器件，這套車充方案可以實現更高的轉換效率和功率密度。
PC電源
隨着硬件性能的發展，CPU、顯卡等耗電大戶的功耗越來越高，相應地對電源功率的要求也隨之提高。在常見的ATX、SFX、1U Flex等電源規格中，已經開始有廠商嘗試通過使用氮化鎵功率器件，來提升電源的輸出功率和轉化效率，如華碩最新推出的ROG THOR 雷神 1600W電源。
近期，珠海鎵未來科技有限公司針對中國國標強制法規GB 20943以及歐洲電工標準化委員會IEC 61000-3-2的要求，採用自研的G1N65R150TA和G1N65R050TB兩款低動態內阻Cascode氮化鎵器件，搭配瞻芯電子IVCC1102芯片，實現了700W智能混合信號無橋圖騰柱 PFC +LLC量產電源解決方案，其滿載效率高達96.72%，符合80PLUS鈦金能效。
除了700W電源方案外，鎵未來還基於G1N65R150PB和G0N65R070PB兩款低動態內阻Cascode氮化鎵器件，搭配安森美NCP1680，實現了330W基於氮化鎵器件的智能混合信號無橋圖騰柱 PFC +LLC 電源能效量產解決方案。
鎵未來這套方案功率密度高達23.1W/in³，適合工作在0-40℃溫度環境下，支持90-264V~50/60Hz全球寬範圍電壓輸入，以及20V16.5A輸出，最大輸出功率330W。滿載效率≥96.4%，輸出電壓紋波＜300mV，表現優秀。
服務器電源
對於服務器電源而言，為了追求更高的穩定性，避免灰塵、潮濕空氣等因素干擾，往往採用電源本體全封閉設計，使用被動散熱結構，對內部器件發熱提出了更嚴格的要求。
而氮化鎵功率器件低溫升的優勢可以幫助服務器電源保證溫控的同時，實現更高的功率輸出。靈刻微近期就推出了一款360W服務器電源，通過使用氮化鎵技術以及大面積散熱片，實現了大功率被動散熱的服務器設計。成為免維護電源。
靈刻微360W服務器電源採用PFC+LLC的架構，固定12V輸出，輸入使用安森美NCP1654 CCM PFC升壓控制器搭配東微MOS管及華潤微碳化硅二極管。LLC採用意法L6699控制器搭配兩顆能華CE65D150DNBI氮化鎵功率器件以及恆泰柯NMOS。使用兩顆變壓器，輸入串聯，輸出並聯，滿足30A大電流輸出能力。
筆記本適配器
以性能為核心的遊戲本，火力全開時功率需求往往已經超過USB PD 100W上限，需要使用原裝適配器才能保證性能釋放，而原裝適配器多為又大又重的「板磚」，不利於攜帶。
作為第三方配件廠商，尚巡此前就針對遊戲本、性能本用戶的這一痛點，推出了多款功率在百瓦之上的氮化鎵電源適配器，讓遊戲玩家也能體驗到氮化鎵充電器小巧強大便攜優勢。其中就包括充電頭網拆解的一款120W氮化鎵適配器。
充電頭網通過拆解發現，這款適配器內置PFC功率因數校正電路，採用LLC+SR高性能架構。以恩智浦TEA2016AAT+TEA1995方案為核心，分別搭配英諾賽科氮化鎵功率芯片和谷峰MOS管組成開關電源部分，實現效率和功率密度的提高，性能明顯優於常規反激方案。
除了120W氮化鎵適配器外，尚巡最新推出了一款230W氮化鎵適配器，充電頭網也對其進行了拆解。採用的是PFC+LLC的高性能架構，支持100-240V寬電壓輸入，固定20V電壓輸出，標稱最大輸出電流可達11.5A，可以滿足聯想拯救者Y7000P等遊戲本的充電需求，並且獲得了CCC認證，品質可靠。
用料方面，這款適配器選用恩智浦TEA2016AAT+TEA2095全套控制器方案，芯片集成度高，外圍電路簡單，同時內置了四顆英諾賽科氮化鎵開關管和一顆美浦森碳化硅二極管，提升整機性能，電容方面，選用永銘推出的氮化鎵快充專用電容濾波，為筆記本電腦提供穩定的輸出。
戶外電源
當前市面上許多戶外電源的內部設計都十分緊湊，對應的供電器件面積也越來越小。在傳統的硅器件上使用高頻驅動，開關損耗會顯著降低效率，阻礙功率提升。而低壓氮化鎵器件的應用，解決了效率下降的難題，並且還可以將頻率進一步提升，使用更小的電感，減小占板面積。
英諾賽科近期推出了一款使用低壓氮化鎵器件的同步升降壓參考設計，其支持12-24V輸入電壓範圍，輸出支持3.3-19.2V，支持150W輸出功率，滿足百瓦大功率戶外應用。氮化鎵高頻優勢可以運行在1.2MHz頻率上，減小電感和濾波電容體積，為產品提供更強的競爭力。
英諾賽科瞄準低壓市場推出的INN040W040A低壓氮化鎵器件，具有40V耐壓，導阻僅為4mΩ，具備氮化鎵無反向恢復的優勢，柵極電荷僅為同規格硅MOS的二分之一不到，能夠降低控制器驅動壓力，縮短死區時間。並支持更高的開關頻率，減小電路體積並提高轉換效率。
英諾賽科低壓氮化鎵器件不僅能夠在同步升降壓中應用，邏輯電壓驅動的柵極，還可以用於同步升壓，同步降壓及鋰電池保護應用等。在開關電路中充分發揮氮化鎵導阻低，開關速度快的優勢，提高頻率降低損耗，提供更高效，更具有競爭力的終端解決方案，支持更加個性化的設計，同時也為碳中和、碳減排做出貢獻。
充電頭網總結
氮化鎵入選「十四五規劃」後，得到了國家層面的重點鼓勵發展，推動了氮化鎵產業的不斷壯大。隨着材料生長、器件製備等技術的不斷突破，氮化鎵高效節能的優勢正逐漸顯現，一個應用前景廣闊的市場已經形成。
自2018年來，氮化鎵在消費類快充領域的應用已經進入了快車道。而在未來數年的時間裡，除了前文提到的多個應用場景外，基於氮化鎵的電子器件還將廣泛應用於激光雷達、5G通信、新能源汽車、軌道交通、太陽能、風力發電、特高壓、人工智能、數據中心等領域，成為人們數字生活中一項必不可少的核心技術。
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「峰會報名」
2022（春季）亞洲充電展期間熱門峰會開啟報名
2022亞洲戶外電源大會
2022（春季）USB PD&Type-C亞洲大會
2022（春季）全球第三代半導體產業峰會
2022（春季）中國跨境電商充電品類選品大會
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「被動器件」
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「氮化鎵」
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「連接器」
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