电子阔少

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【话题讨论】氮化镓芯片或将变革行业,这个你怎么看?

2021-6-10 22:26:15 显示全部楼层
关于氮化镓,或许听到最多的是从小米、oppo手机等手机厂商的氮化镓最近充电器,比如,有充电器的宣传口号“充电五分钟,通话两小时”,,氮化镓充电器真的那么强大吗?顾名思义。氮化镓充电器是一款以氮化镓材料为核心的充电器,从元素组成的角度来说,氮化镓(GaN)就是由Ga和N两种元素组成的化合物,分别位于元素周期表的第三主族和第五主族,具备非常高的硬度、1700℃的高熔点和稳定的相态。这是氮化镓(GaN)材料的第一个优点。
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一边是手机的充电功率开始大跨步提升,从20W左右一下子提升到了40W,并且在接下来的两年,进步到65W,甚至120W。
在氮化镓充电器上,氮化镓充电器出现了,帮助我们解决了体积过大的问题
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其实,手机充电器仅为氮化镓芯片的应用场景之一。据公开信息显示,目前纳微半导体的产品在个人电脑、数据中心等领域均有商业应用,并正在向太阳能、电动汽车等领域拓展。轻薄本也在朝着极致轻薄的方向进化,一个口实现全功能的Type-C接口快速普及,让轻薄本不再受接口厚度的限制。在笔记本越来越薄以后,砖块似的充电器也渐渐开始引起人们的不满,笔记本充电器也走上了小型化的道路。
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氮化镓是如何缩小电容和散热体积的呢?这就要从它的优势讲起了,简单来说,氮化镓作为第三代半导体材料,有三个重要的优势——工作频率更高,效率更高,功率密度更高。
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工作频率更高就代表它可以搭配更小的电容,因为充放电的时间更短,不需要太大的电荷容量,这样电容的体积就变小了很多。


效率更高就意味着发热更小,同时氮化镓的耐温性能更高,即使是高温状态也可以稳定工作,这样散热条件就进一步放宽,可以把元器件密度做得更大。
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最后更高的功率密度意味着氮化镓可以在比较小的单片上做出很大的输出功率,这样在小功率时可以让封装变得格外小,大功率下可以单片做到以前多片MOS管的输出指标。
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就现在的情况看,在氮化镓产品应用市场看,降低氮化镓器件的成本、完善氮化镓的行业生态、拓展新的应用场景都会是必须要解决的难题。但这些绝非一蹴而就的事,氮化镓芯片的普及,还需要时间。

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但另一方面,碳中和话题在国际社会上的不断升温对于纳微而言或许会是政策上的利好。与硅芯片相比,氮化镓芯片的二氧化碳排放量相对较少。据统计,到2050年,如果50%以上的硅器件能够转成氮化镓器件,那么整个全球碳排放量可减少10%。



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自做自受

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自做自受 2021-6-11 17:29:13 显示全部楼层
人类科技发展必将变革行业,但必须付出代价。文中说到:降低氮化镓器件的成本、完善氮化镓的行业生态。成本低了多少?什么行业生态?
最后,如果50%以上的硅器件能够转成氮化镓器件,那么整个全球碳排放量可减少10%。成本降低了多少呢?采矿对地球生态破坏了多少?
最初,从物质元素提取到芯片产出,全过程碳排放累计,氮化镓器件比硅器件碳排放量又如何?有比较吗?
镓主要是作为从铝土矿中提取铝或从锌矿石中提取锌时的副产物得到的,也有少量镓来自于煤中伴生元素镓的回收。目前世界上90%以上的原生镓都是从生产氧化铝的种分母液中提取的。前期工艺耗电有多大?
总是,变革是有代价的,值不值得?因人而异。

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看起来,是对这种氮化镓材料有很深的研究啊 这个目前世界上90%以上的原生镓都是从生产氧化铝的种分母液中提取的。前期工艺耗电确实很大 看过报道,海南自由贸易港建设项目有个氮化镓项目,该项目将新建综合动力站  详情 回复 发表于 2021-6-11 20:21

电子阔少

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电子阔少 2021-6-11 20:21:56 显示全部楼层
自做自受 发表于 2021-6-11 17:29
人类科技发展必将变革行业,但必须付出代价。文中说到:降低氮化镓器件的成本、完善氮化镓的行业生态。成本 ...

看起来,是对这种氮化镓材料有很深的研究啊
这个目前世界上90%以上的原生镓都是从生产氧化铝的种分母液中提取的。前期工艺耗电确实很大

看过报道,海南自由贸易港建设项目有个氮化镓项目,该项目将新建综合动力站、化学品及气瓶库房、供氢站、纯化间、化学品库、废水池,同时新增工艺设备,金属有机物气相外延设备,氢化物气相外延设备及必要生产配套设备、设施,拟引进生产线10条,,,,,总投资2亿元

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很深的研究不刚当!只是基于基本的科学道理展开逻辑思维,到互联网上查询取证就是了。 说实话,就科技趋势的种种迹象显示而对人类何去何从好奇而已。 最近更关注的是大象一路北迁在告诉人类一些什么?人类智商就适者  详情 回复 发表于 2021-6-11 21:33

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自做自受 2021-6-11 21:33:14 显示全部楼层
电子阔少 发表于 2021-6-11 20:21
看起来,是对这种氮化镓材料有很深的研究啊
这个目前世界上90%以上的原生镓都是从生产氧化铝的种分母液 ...

很深的研究不刚当!只是基于基本的科学道理展开逻辑思维,到互联网上查询取证就是了。
说实话,就科技趋势的种种迹象显示而对人类何去何从好奇而已。
最近更关注的是大象一路北迁在告诉人类一些什么?人类智商就适者生存而言似乎远不如大象的智商。当然,我们是智人,可以到其它星球上去生存,这方面智商又远高于大象。我们是外星人。

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确实是这样 氮化镓充电器主要缺点是成本高。氮化镓作为新型第三代化合物,合成环境要求很高,从制造工艺上讲,氮化镓没有液态,不能使用单晶硅的传统直拉法拉出单晶,纯靠气体反应合成,在氨气流中超过1000度加热金  详情 回复 发表于 2021-6-15 13:48
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Awen

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Awen 2021-6-15 10:40:00 显示全部楼层
氮化镓是以后的一个趋势,也许后续会有其他的材料来取代

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我感觉人类正处于旧材料已尽,新材料待出,且人口巨量使应用需求有增无减的极度瓶口期。这个其他的材料会是什么呢?过渡期间人类会付出什么代价呢?  详情 回复 发表于 2021-6-15 15:24
是的,氮化镓和碳化硅 属于第三代半导体材料 目前来说,相比于第一代及第二代半导体材料,第三代半导体材料在高温、高耐压以及承受大电流等多个方面具备明显的优势,因而更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件  详情 回复 发表于 2021-6-15 10:46

电子阔少

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电子阔少 2021-6-15 10:46:21 显示全部楼层
Awen 发表于 2021-6-15 10:40
氮化镓是以后的一个趋势,也许后续会有其他的材料来取代

是的,氮化镓和碳化硅
属于第三代半导体材料
目前来说,相比于第一代及第二代半导体材料,第三代半导体材料在高温、高耐压以及承受大电流等多个方面具备明显的优势,因而更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。

在器件的性能对比上,GaN材料以及SiC材料在通态电阻以及击穿电压方面都具备较大的优势。

电子阔少

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电子阔少 2021-6-15 10:47:07 显示全部楼层
本帖最后由 电子阔少 于 2021-6-15 10:49 编辑

国家对于第三代半导体产业发展提供了持续不断的政策方面的支持。
氮化镓可以在1~110GHz 范围的高频波段应用三大应用领域是LED照明显示)、射频通讯高频功率器件

射频应用方面主要是基站PA华为找三安集成代工的就是这个东东功率器件主要用在低压上引发氮化镓炒作的小米充电器其实应用占比是非常小的VR\AR的核心是VCSEL它也用到了氮化镓预计2025年氮化镓的市场规模超过百亿美元

360截图20210615104917096.jpg

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看到你列举的代表企业中 外延片 中国大陆 最后一个是亮点啊 哈哈  详情 回复 发表于 4 天前

电子阔少

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电子阔少 2021-6-15 13:48:03 显示全部楼层
自做自受 发表于 2021-6-11 21:33
很深的研究不刚当!只是基于基本的科学道理展开逻辑思维,到互联网上查询取证就是了。
说实话,就科技趋 ...

确实是这样
氮化镓充电器主要缺点是成本高。氮化镓作为新型第三代化合物,合成环境要求很高,从制造工艺上讲,氮化镓没有液态,不能使用单晶硅的传统直拉法拉出单晶,纯靠气体反应合成,在氨气流中超过1000度加热金属镓半小时才能形成粉末状氮化镓,所以氮化镓充电器的成本更高,对应市面上的氮化镓充电器售价也比传统充电器高出一截。
360截图20210615134735969.jpg

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呵呵,其实前人都总结了,物质不灭定律和能量守恒定律,显然氮化镓成本高是需要高消耗自然物质的。所以科学无能环保,节约可以环保。难为的是再节约也避免不了人口数量对应的基本需求,结果就是量变到质变,没有矿藏  详情 回复 发表于 2021-6-15 15:48
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自做自受

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自做自受 2021-6-15 15:24:09 显示全部楼层
Awen 发表于 2021-6-15 10:40
氮化镓是以后的一个趋势,也许后续会有其他的材料来取代

我感觉人类正处于旧材料已尽,新材料待出,且人口巨量使应用需求有增无减的极度瓶口期。这个其他的材料会是什么呢?过渡期间人类会付出什么代价呢?

自做自受

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自做自受 2021-6-15 15:48:49 显示全部楼层
电子阔少 发表于 2021-6-15 13:48
确实是这样
氮化镓充电器主要缺点是成本高。氮化镓作为新型第三代化合物,合成环境要求很高,从制造工艺 ...

呵呵,其实前人都总结了,物质不灭定律和能量守恒定律,显然氮化镓成本高是需要高消耗自然物质的。所以科学无能环保,节约可以环保。难为的是再节约也避免不了人口数量对应的基本需求,结果就是量变到质变,没有矿藏可以提取铝或提取锌的时候,副产物没了,还有原生镓吗?

curton

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电子阔少 发表于 2021-6-15 10:47
国家对于第三代半导体产业发展提供了持续不断的政策方面的支持。
氮化镓可以在1~110GHz 范围的高频波段应用 ...

看到你列举的代表企业中

外延片  中国大陆 最后一个是亮点啊
哈哈

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是的,curton版主看的很细  详情 回复 发表于 4 天前

电子阔少

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curton 发表于 2021-6-21 07:20
看到你列举的代表企业中

外延片  中国大陆 最后一个是亮点啊

是的,curton版主看的很细

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必须认真看你的帖子啊 向你们学习  详情 回复 发表于 4 天前
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curton

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