近年來,高壓氮化鎵在消費級USB-PD快充領域的引入,極大地推動了充電器體積的小型化,深受消費者喜愛。這一變革的核心在于氮化鎵材料的卓越性能:高擊穿場強、低導阻、快速開關速度以及高結溫特性,使得氮化鎵充電器在效率、體積和散熱方面均優于傳統硅基充電頭。
高壓氮化鎵在20W至300W的AC-DC應用場景中迅速崛起,幾乎成為“小體積快充”的代名詞。然而,低壓氮化鎵在過去因高昂的成本和驅動生態的不完善而鮮有露面。但近年來,隨著氮化鎵廠商在晶圓尺寸、封裝技術和驅動兼容性方面的突破,低壓氮化鎵正逐步迎來其商業應用的轉折點。
在PD快充領域,低壓氮化鎵的應用尤為顯著。傳統硅MOS在次級同步整流時存在輸入電容大、體二極管反向恢復慢的問題,限制了頻率的提升和效率的優化。而氮化鎵材料的引入,有效解決了這些問題,顯著減小了器件的輸入電容,降低了高頻驅動的功耗,使得電源的開關頻率得以提高,體積大幅優化。盡管目前低壓氮化鎵的成本仍高于硅材料,但隨著8英寸低壓氮化鎵產能的逐步釋放,預計未來成本差距將逐漸縮小,氮化鎵設計將更廣泛地應用于快充產品中。
車充領域同樣見證了氮化鎵技術的革新。傳統車充依賴升降壓電路將汽車點煙器接口的電壓轉換為所需電壓,而氮化鎵材料的引入進一步提高了轉換效率和功率密度,降低了汽車耗電量。隨著PD3.1多口車充的普及,氮化鎵技術的應用使得車充體積更小、效率更高。
氮化鎵技術還拓展到了美容儀、移動電源、筆記本電腦、激光雷達以及機器人等新興領域。例如,極萌推出的內置氮化鎵集成方案的超聲美容儀,憑借氮化鎵的高頻高效特性,實現了超聲聚能和能量穩定傳輸,標志著氮化鎵器件在個護領域的首次商業化落地。酷態科推出的氮化鎵移動電源,采用E-mode低壓氮化鎵,實現了5V至28V的雙向輸入/輸出,體積更輕薄、效率更高。在筆記本電腦中,低壓氮化鎵用于DC-DC升降壓轉換電路,降低了功率器件的使用數量和體積,提升了效率,支持了更輕薄、性能更強的筆記本電腦設計。
在激光雷達領域,氮化鎵器件的應用為自動駕駛和輔助駕駛提供了理想的解決方案。氮化鎵的高開關速度滿足了激光雷達對短脈沖和高峰值功率的需求,為激光雷達的低價格、小體積和高性能追求提供了可能。在機器人領域,氮化鎵技術的應用提升了伺服電機的驅動效率,降低了電機損耗和電容規格,進一步簡化了驅動電路設計和體積,提升了關節電機的靈活性。
手機和平板電腦領域也早已見證了氮化鎵技術的革新。OPPO早在2021年就將低壓氮化鎵開關管應用于手機內部,用于快充路徑管理,顯著減少了發熱和壓降,支持了更高功率、更長持續快充。隨著手機和平板電腦快充功率的不斷提升,氮化鎵技術的應用將越來越廣泛,成為電子產品內低壓功率器件的首選。