对中国至关重要的氮化镓（GaN）

新华社在两会授权下发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，揭示有待突破的科技前沿领域。而近来倍受关注的氮化镓(GaN)则与关键半导体制造材料、先进制程、碳化硅(SiC)、IGBT、MEMS并列为集成电路领域的六大重点发展项目。

GaN主要应用于无线通讯、充电领域

GaN属于化合物半导体，与SiC一同被视为第三代半导体，有别于第一代半导体硅(Si)，以及第二代半导体砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)。GaN、SiC的能隙值是Si、GaAs、InP两倍以上，单位厚度击穿电压值则在5～7倍左右，饱和漂移速率在1倍以上，更能满足高压、高温、高速切换的工作需求；

再者，GaN、SiC的功率密度比Si高，不仅能降低耗损，更有利于元件尺寸微缩，在机构设计上也比Si元件更具弹性。由于SiC的热导率、单位厚度击穿电压比GaN高，故适合应用在高功率、高温的工作环境，例如电动车、再生能源所需之逆变器、DC-DC转换器、AC-DC转换器、电源管理装置等；

而GaN的饱和漂移速率与操作频率更高，适合应用于无线通讯、充电领域，例如基地台的功率放大器(PA)、充电器、无线充电发射器等。

表：Si、GaN材料特性

Source：拓墣产业研究院整理，2021/03

行动装置续航力提升幅度有限，GaN充电器将成主流解决方案

由4G、智能型手机、笔记型计算机开创的多元应用，已是数亿人日常生活中不可或缺部分，而延长智能型手机、笔记型计算机的续航力亦成为产品设计上主要考量之一。惟以近年发展来看，无论是降低能耗，或是提高电池容量，对于提升续航力所能发挥的效益相对有限，因此利用快速充电以弥补续航力有限方式，就成为现阶段最佳解决方案。

以往的快速充电方案主要依赖搭载Si芯片的高功率充电器，而此类充电器的功率越高，充电器越为厚重，可携性不足，随着电池容量放大至4,000mAh以上，Si充电器的充电效率逐渐难以满足快充需求。

自从GaN制造技术出现突破后，新一代GaN充电器有望成为未来主流的快充解决方案。现阶段各家推出的GaN充电器皆善用GaN材料特性，在体积与输出电流的表现皆优于Si MOSFET充电器。相较于同瓦数Si MOSFET充电器，GaN充电器的体积平均缩小30～50%不等，针对支援相同快充技术的多种装置，实际输出功率约可提升10%左右。在降低能耗难度越来越高、电池容量受限于机构空间而难以提升的长期趋势下，预期GaN充电器需求将持续提升，估计2020年全球GaN充电器出货量达21百万个，并有望于2024年达258百万个，年复合成长率达87.2%。

图片来源：拍信网