什么是GaN充电器
Soomal 于 2020.09.14 08:38:11 | 源自:soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:09.76/205

从网上的传言来看,今年新推出的iPhone 12系列将全线取消标配充电器,连5福1安也不附赠,可算被扫进历史的垃圾堆了。那么对于不明真相的果粉消费者来说,买新机后就着得打开京东淘宝拼多多,面对可怕的第三方厂商的附件耗材市场了。而关于充电器这个话题,今年的GaN可是怎么也绕不开的热门谈资。最近GaN充电器在网上已经越来越时髦,那么这GaN好处都有啥,它是怎么突然火起来的?

什么是GaN

  • 制造商=PENTAX;型号=PENTAX K100D;焦距=80毫米;等效焦距=120毫米;光圈=F5.6;测光模式=中央平均;感光度=ISO800;白平衡=自动;对比度=标准;饱和度=标准;锐度=标准;曝光补偿=0.5EV;曝光时间=1/3000秒;曝光程序=光圈优先;场景类型=标准;日期=2006.02.21 05:15:55
  • GaN中文名叫氮化镓,有中学化学知识的网友应该也能按着名字瞎猜出是一种无机化合物。不少人把半导体芯片戏称为沙子点金术,就是因为半导体的主要材料二氧化硅就同时是日常沙子的主要成分,当然,沙子只是制备半导体硅片材料的一部分,蚀刻、离子注入等还需要各类金属和化合物,所以成品的硅晶片集成电路看起来就是透着玻璃五彩斑斓的颜色。

  • 而GaN是一种新兴的无机半导体材料,而且同样也是半透明的晶体。在物理和电学特性方面,GaN带宽更高、导热率更高,在高温下工作更稳定,而且更耐击穿,是一种理想的半导体材料。

    GaN的优点

    在网上经常有一种说法,就是将氮化镓称为“第三代材料”,仿佛在GaN出现后,硅晶片就成了过气的历史垃圾而应该被淘汰掉。但事实上GaN列为第三代材料原本只是限定在半导体功率器件上这个很小的区间上,只是自媒体转发时把关键字删得太多而容易导致曲解。

  • GaN功率器件最直接的优点就是同样的工作条件下,可以做得更小。根据Qorvo的资料,GaN的功率密度可达到2.8W/mm2,相比第一代硅镉片的尺寸减少了82%,功率密度达到4倍。GaN的充电器经常被网友们称为“口红”,一个不大的长条状充电头就能输出高达65W的功率,大一倍的iQOO 5 Pro充电头就能直接输出120W了。如果没有GaN,类似性能的常规充电器块头要大不少,而且很容易因为发热导致工作不稳定或者烧坏。

    除了功率器件外,GaN的另一个重要应用是光电转换器件。从1990起,GaN就经常用在发光二极管上,此后日本又在90年代中期使用GaN技术搞出了成熟的LED灯,LED作为光源时效率同样极高,亮度能耗比优于白炽灯和节能灯管,非常省电和耐用,被中国企业成功白菜化后,已经是目前最流行的光源了。

    虽然前面列举了GaN的优点,但也不是完美的,GaN的高频工作性能差,也没有进入纳米级精度,是没法变成某YES的CPU或者某核弹厂显卡芯片的这些工作频率很高的花活。另一个原因是在现实世界中镓相对硅更稀有,沙子可以到处挖,但镓只能在铝和锌矿石副产品里面找。而且制备GaN的工艺条件要求也比硅片复杂一些,这些要素加起来,GaN成本自然也要高不少。虽然更先进,但在复杂的大规模功率器件集成电路应用[例如高铁和变频空调的IGBT器件]中,传统的硅、镉和“第二代材料”砷化镓[GaAs]以及GaN都有使用,甚至有三种材料同时使用的情况。

    GaN充电器的普及

  • 既然GaN的研究和生产起步时间这么早,LED灯泡满街都是,而且优点多多,那为何没早日用在充电头上呢?这当然是因为GaN晶体生产成本太高,Analog Devices的几十瓦GaN的IC器件售价达到500美元,脑子正常一点的也肯定会把这么贵的器件用在更重要的领域而非手机充电头上。比如5G基站上所使用的信号放大器件、军用的雷达和干扰器等,就引入了GaN技术。

  • 至于这两年GaN充电器的大规模普及,这里要介绍一个之前文章中介绍过的国内企业:珠海的英诺赛科,这家企业实现了GaN从设计到流片的国产自主化,当然国产化并不是几百美元的芯片突然变成白菜化的原因,因为这没法改变GaN比沙子还是贵得多的现实,英诺赛科的创新之处在于掌握了将GaN晶体与相对廉价的硅板结合,也就是硅基氮化镓的合成工艺,硅基GaN虽然在物理特性上没有纯GaN那么优秀,但用在小功率的电源和充电头上已经绰绰有余。除了英诺赛科外,纳微半导体、TI等不少半导体企业也都有硅基GaN的设计和生产能力,一加和OPPO共用的SuperVOOC技术所使用的就是纳微半导体的GaN方案。

    英诺赛科不仅有自己的8英寸硅基GaN生产线,还提供了从芯片到成品一站式全套方案,市场上这才出现大量大同小异的贴牌货。可以预见GaN充电头进入价格战时代也在所难免了,只要消费者购买时注意避免假冒伪劣产品,自然也会成为新材料技术大规模市场化应用的受益者。

    GaN的优势是功率密度大而且发热低,就意味着不仅65W、120W的中高功率充电头的小型化。对于只有手机、iPad和NS掌机的新人类用户,45W以下的充电头也可以做得更小巧轻薄便携,对于经常旅行和出差的消费者来说也是极好的,一些低功耗数码设备,比如路由器、移动硬盘等12V设备也可以通过单插座实现多设备供电,拯救插线板空间。当然,我们也会寻找新科技和传统结合,比如找机会验证一下GaN电源的音质是不是更HiFi等Soomal读者更喜闻乐见的测试项目。

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    183.132.072.***
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    发表于2020.09.25 21:11:17
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    发表于2020.09.21 22:25:50
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    106.016.134.***
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    发表于2020.09.19 10:48:49
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    124.064.016.***
    124.064.016.***
    发表于2020.09.18 13:06:36
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    101.086.202.***
    101.086.202.***
    发表于2020.09.18 06:28:06
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    058.243.254.***
    058.243.254.***
    发表于2020.09.17 23:43:13
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    在充电续航这块苹果真的拉跨,有的果粉还说iphone的电池效率是最高的,可是你就两三千的容量,效率再高有用吗?就好比你说你这车非常非常省油,真的省,但是邮箱只有十升……结果还给你配个五福一安的充电器,这不开玩笑吗?好了,现在干脆充电器都没了,美其名曰减少消耗更加环保…那下次干脆包装也不要了直接卖赤膊裸机…有的厂商真的是被无脑消费者惯出来的
    发表于2020.09.17 15:26:06
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    222.016.003.***
    222.016.003.***
    发表于2020.09.17 12:17:46
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    183.133.126.***
    183.133.126.***
    发表于2020.09.17 10:55:50
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    发表于2020.09.16 01:42:32
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    我们需要130W以上的!!
    此帖使用Win10提交
    发表于2020.09.15 23:53:38
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    182.119.***.***
    182.119.***.***
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    价格嘛,中规中矩,贵的很贵,便宜点的能接受(150软妹币以下)。接口可以很多,快充协议更多,蓝绿粉很伤悲。小巧玲珑(网抑云的65W头的体积比蓝厂标配44w头还小),方便携带,这下出门轻松了,NS与SP7可以不用带充电器了。
    感谢科普。希望未来能有更多100~150W的充电头原则,这样很多笔记本也可以不带笨重的充电器了。
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    发表于2020.09.15 17:40:17
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    111.199.220.***
    111.199.220.***
    发表于2020.09.15 14:01:30
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    发表于2020.09.15 10:42:52
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    058.210.093.***
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    发表于2020.09.15 09:49:58
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    123.183.***.***
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    干涩!一看这名字就知道声音不会好!
    发表于2020.09.14 23:20:41
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    118.113.207.***
    118.113.207.***
    发表于2020.09.14 23:09:42
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