过去的2020 年是 5G 手机大爆发的一年。5G 手机无疑为大家带来了更快的上网体验,更快的下载速度、低延时,高达10Gps/s 的理论峰值速率,比4G 手机数据传输提升10倍以上,延时更是低至 1ms,比4G手机缩短10倍。
当然,5G对数据传输速度提升,更强的CPU处理性能也对手机的续航能力提出了更高要求。为此,不少手机厂商为5G手机配备更大容量的电池,采用更高的充电功率,并在充电器上引进最新的氮化镓技术,实现在提高充电器功率的同时,将体积控制得更小巧。
而这里其实有一个有趣的事实:
这项为5G手机带来更好充电体验的氮化镓技术,其实也在5G技术领域中得以广泛应用。为什么氮化镓拥有如此神力?我们先来了解一下它究竟是什么。
什么是氮化镓
氮化镓是新一代半导体材料。材料对于技术的影响相信大家都知道,比如我们手机的处理器,实际上就是由纯净硅经过最尖端的技术加工而成的。
氮化镓GaN是氮(N)与镓(Ga)的化合物,在半导体产业里,地位实际上是硅的“替代者”,它比传统硅有着更多显著优势。
氮化镓功率芯片能够在其独特的结构中结合更高频率、高功率密度和高效率优势,从而比硅的频率提升至10倍左右。所以行业内普遍认为,氮化镓功率芯片凭借着前所未有的性能表现,将成为第三次电力电子学革命的催化剂。
氮化镓在 5G 通讯的应用
氮化镓GaN相较于传统硅 (Si) 元件有着更高的工作频率。硅元件的切换频率极限约65~95kHz,再高就可能会造成器件的耗损与不必要的能量消耗。但氮化镓GaN制作的功率元器件在高频率阶段依旧有非常不错的效率,并且稳定度也更高。
以往,研发人员在航空电子设备、雷达、电子战干扰器、通信基础设施设备、卫星、军事系统、测试和测量仪器仪表以及射频检测方面面临着尺寸、重量和功率的重大需求。
而氮化镓独有的高频率特性,能够让周边功率元器件的体积适当减小,这与让未来的 5G 基站密度高所需要的特性相符。
根据 Strategy Analytics 预测,RF GaN元件(射频氮化镓)的市场规模从2018年起步到未来的2023年,5G通讯设备里,低于6gHz的频段GaN元件会逐渐成长。
未来不管是手机还是笔记本电脑中,使用基于氮化镓的射频器件,来收发移动网络和 WiFi 信号将会成为普遍现象。
而根据法国专业科技产业市场调研机构 Yole Développement 的估计,氮化镓GaN 可能在射频功率元件领域达到市场占有率的 50%。而如果未来苹果公司也采用氮化镓技术,则市场占有率可能会达到 93%,一举成为市场主流。
讲到这里,相信大家已经能够感受到氮化镓技术的革命性了。不过5G 毕竟是专业技术,现在大家在谈的“氮化镓”,其实是它的另一处大应用:
氮化镓在充电器领域的应用
说到氮化镓在充电器领域的应用,不得不提的就是纳微半导体。它是业内首家在PD充电器行业大规模量产的公司,让PD充电器技术革命得以初步实现。
纳微 GaNFast功率芯片它可以提供比传统硅芯片高100倍的开关速度,同时节省高达40%的能量通过SMT封装,GaNFast™ 氮化镓功率芯片实现氮化镓器件、驱动、控制和保护集成。
传统硅材料在电源行业中应用发展几十年了,现已到达它的物理极限,发展空间有限。用硅器件设计出来的充电器体积大,效率低,相比氮化镓不占优势。
氮化镓材料最早是从发光二极管LED及射频RF两大领域进行我们的视线,从2014年开始进入PD充电器的应用领域。
氮化镓功率芯片在尺寸和重量上都比传统硅有优势,其体积只有后者的一半。并且随着氮化镓技术的铺开,氮化镓充电器也有了多变化。
不少数码品牌也在氮化镓充电器领域持续发力,比如以国民数码品牌绿联为例,最早凭借四口输出 65W 氮化镓充电器开启了品牌在氮化镓领域的新篇章。通过氮化镓黑科技的加持,多组输出充电器的小巧与高功率得以兼得。
在其65W四口氮化镓充电器取得市场认可和用户好评的基础上,绿联陆续推出了 65W单口、100W 四口、65W小口红等多款氮化镓充电器产品,结合绿联在电源领域积累多年的技术研发和创新能力,其氮化镓产品的品质、性能和设计均有不俗表现。
在保持氮化镓充电器体积小、功率密度高等优势的同时,能感受到绿联不断探索消费者对充电产品的真实需求,细化拆分到产品的定义中去。
追求“一器多用”,多功能充电器有四口USB-C、三USB-C + USB-A口等可选,减轻出行携带多个充电器的负担;追求“体积精巧”,如口红的2C+1A三口氮化镓,功率高且小巧;多口100W氮化镓功率绝对强劲,能同时为两台笔记本电脑快充是比较少有的,尺寸却小于苹果61W单口充电器。
从 5G 的发展,到手机、笔记本充电器,到目前热门的快充、长续航电动汽车……氮化镓在数据交换与能源利用方面都是风口浪尖上的尖端技术。
如何更好更高效地利用电能,是二十一世纪科技发展最重要的议题之一,也与每个人的生活息息相关。
而未来氮化镓技术还能为我们的生活带来多少焕然一新的变化,也值得我们期待。
你用过氮化镓充电器吗,感觉如何呢?