“融合時(shí)代”即將來(lái)臨？手機(jī)內(nèi)置氮化鎵有哪些優(yōu)勢(shì)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠(chéng)）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(diǎn)，在電源、射頻領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，近年來(lái)也逐漸開(kāi)始進(jìn)入消費(fèi)類市場(chǎng)，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(guò)去的幾年中，由于成本的限制，氮化鎵在消費(fèi)類市場(chǎng)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(gè)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(shì)也為氮化鎵在消費(fèi)類市場(chǎng)的應(yīng)用創(chuàng)造了重要的突破口，同時(shí)在氮化鎵快充技術(shù)的推動(dòng)下，氮化鎵充電器成為了消費(fèi)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(kāi)始向手機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)移。

不論是4G還是5G時(shí)代，手機(jī)續(xù)航一直以來(lái)都是各大手機(jī)廠商攻克的重點(diǎn)。當(dāng)然，通過(guò)增大電池能量密度和容量來(lái)提高手機(jī)續(xù)航是最直觀且行之有效的方法，但面對(duì)手機(jī)內(nèi)部有限的空間，電池體積不能無(wú)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(wèn)題時(shí)，OPPO、Realme、摩托羅拉等手機(jī)廠商已經(jīng)開(kāi)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(shí)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(lái)自國(guó)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(kāi)關(guān)頻率高、低導(dǎo)通阻抗的特性，降低手機(jī)在充、放電過(guò)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(shí)間，增強(qiáng)手機(jī)續(xù)航。

以上是目前實(shí)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(chǎng)、高飽和速度特性來(lái)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(shí)帶寬，這也意味著能夠以更少的器件數(shù)量實(shí)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(shì)也會(huì)更為明顯。

然而，目前主流的氮化鎵射頻器件通常采用價(jià)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(shì)，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(shí)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(yǔ)

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(jì)、顯示技術(shù)等領(lǐng)域。利用氮化鎵的優(yōu)勢(shì)，手機(jī)制造商能夠開(kāi)發(fā)出更高效、穩(wěn)定的電源系統(tǒng)，從而實(shí)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(jì)提供了新的可能，使得手機(jī)可以實(shí)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(lái)將會(huì)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(dòng)整個(gè)手機(jī)產(chǎn)業(yè)向前邁進(jìn)的重要?jiǎng)恿Α?br />