電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）氮化鎵作為第三代功率半導(dǎo)體，因其寬帶隙和高熱導(dǎo)率等特點，在電源、射頻領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，近年來也逐漸開始進(jìn)入消費類市場，成為手機(jī)領(lǐng)域中的重要革新材料，為手機(jī)的性能提升和創(chuàng)新提供了強(qiáng)有力的支持。

氮化鎵在手機(jī)端的應(yīng)用

在過去的幾年中，由于成本的限制，氮化鎵在消費類市場的應(yīng)用一直處于探索階段。然而，隨著技術(shù)的成熟和整個產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善，上游企業(yè)頻繁擴(kuò)大產(chǎn)能，使得氮化鎵的成本逐漸下降。這一趨勢也為氮化鎵在消費類市場的應(yīng)用創(chuàng)造了重要的突破口，同時在氮化鎵快充技術(shù)的推動下，氮化鎵充電器成為了消費者最早接觸到的氮化鎵產(chǎn)品。

隨著氮化鎵成本的進(jìn)一步下探和技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，如今氮化鎵應(yīng)用已不再局限于手機(jī)外設(shè)，開始向手機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)移。

不論是4G還是5G時代，手機(jī)續(xù)航一直以來都是各大手機(jī)廠商攻克的重點。當(dāng)然，通過增大電池能量密度和容量來提高手機(jī)續(xù)航是最直觀且行之有效的方法，但面對手機(jī)內(nèi)部有限的空間，電池體積不能無休止地增大。因此，手機(jī)快充技術(shù)得以快速普及。

當(dāng)其它廠商還在以標(biāo)配快充充電器解決手機(jī)續(xù)航問題時，OPPO、Realme、摩托羅拉等手機(jī)廠商已經(jīng)開始從手機(jī)內(nèi)部著手，并將氮化鎵芯片成功導(dǎo)入手機(jī)內(nèi)部，推出OPPO Reno 10、Realm GT2大師探索版、摩托羅拉Edge 40三款已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的機(jī)型。

據(jù)了解，OPPO、Realme、摩托羅拉三家手機(jī)廠商在手機(jī)端應(yīng)用的氮化鎵芯片，均來自國內(nèi)芯片廠商英諾賽科。其中，摩托羅拉Edge 40和OPPO Reno 10采用的是內(nèi)置VGaN的40V低壓氮化鎵芯片INN040W048A。Realm GT2大師探索版采用的是英諾賽科Bi-GaN系列芯片INN40W08。

從官方提供的資料顯示，這些氮化鎵芯片的導(dǎo)入主要是用于替代傳統(tǒng)的硅基MOS，利用氮化鎵MOS開關(guān)頻率高、低導(dǎo)通阻抗的特性，降低手機(jī)在充、放電過程中的導(dǎo)通損耗，減少熱量堆積，以順應(yīng)大功率快充技術(shù)在手機(jī)端應(yīng)用的發(fā)展，變相提高手機(jī)快充的峰值充電維持時間，增強(qiáng)手機(jī)續(xù)航。

以上是目前實現(xiàn)量產(chǎn)的手機(jī)端氮化鎵應(yīng)用，從氮化鎵的高擊穿電場、高飽和速度特性來看，氮化鎵可作為手機(jī)射頻器件的理想材料。使用氮化鎵材料制造的射頻器件能夠提供更高的工作頻率、更低的噪聲和更好的線性度，從而顯著提升手機(jī)的通信和數(shù)據(jù)傳輸性能。

砷化鎵為何未能取代氮化鎵

相比常用的砷化鎵，在射頻領(lǐng)域中，氮化鎵具有更高的瞬時帶寬，這也意味著能夠以更少的器件數(shù)量實現(xiàn)全波段和頻道的覆蓋。隨著通訊頻段向高頻的不斷遷移，基站和通信設(shè)備需要更高性能的放大器作為支持，氮化鎵器件相比金屬氧化物半導(dǎo)體和砷化鎵的優(yōu)勢也會更為明顯。

然而，目前主流的氮化鎵射頻器件通常采用價格較高的碳化硅材料作為襯底。雖然碳化硅具有高導(dǎo)熱性和氮化鎵在高頻段下的大功率射頻輸出優(yōu)勢，能夠更好地滿足5G應(yīng)用需求，但隨著手機(jī)從4G向5G頻段的轉(zhuǎn)變，射頻功率放大器的數(shù)量也在增加。

受制于氮化鎵射頻器件的成本影響，目前大多數(shù)手機(jī)仍選擇采用砷化鎵作為原材料，以實現(xiàn)成本與性能之間的平衡。這也是為什么氮化鎵在手機(jī)射頻領(lǐng)域尚未普及的原因之一。當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展和成本的下降，氮化鎵射頻器件在手機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的前景仍然值得期待。

結(jié)語

基于氮化鎵卓越的電氣特性，除了在充電和射頻方面應(yīng)用外，氮化鎵還具有廣泛的應(yīng)用潛力，例如功率放大器、芯片設(shè)計、顯示技術(shù)等領(lǐng)域。利用氮化鎵的優(yōu)勢，手機(jī)制造商能夠開發(fā)出更高效、穩(wěn)定的電源系統(tǒng)，從而實現(xiàn)更持久的續(xù)航表現(xiàn)。

此外，氮化鎵材料的高熱導(dǎo)率和優(yōu)異的功率處理能力，也為手機(jī)功率器件的設(shè)計提供了新的可能，使得手機(jī)可以實現(xiàn)更低功耗、更高效率的能量轉(zhuǎn)換。

隨著氮化鎵技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，相信不久的未來將會看到氮化鎵在手機(jī)行業(yè)的廣泛應(yīng)用。將氮化鎵融入手機(jī)將成為推動整個手機(jī)產(chǎn)業(yè)向前邁進(jìn)的重要動力。