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<随心_句子c><随心_句子c><随心_句子c><随心_句子c><随心_句子c>手(shou)機(ji)快(kuai)充(chong)能(neng)卷(juan)到(dao)200瓦(wa)，都(dou)得(de)給(gei)它(ta)磕(ke)頭(tou)。

今(jin)年(nian)啊(a)，手机市(shi)場(chang)不(bu)是(shi)壹(yi)般(ban)的(de)冷(leng)。

但(dan)這(zhe)並(bing)不意(yi)味(wei)著(zhe)手机本(ben)身(shen)沒(mei)有(you)進(jin)化(hua)，相(xiang)反(fan)，手机有些(xie)功(gong)能的进化可(ke)能聽(ting)起(qi)來(lai)一般般，但真(zhen) 用(yong)起来就(jiu)感(gan)覺(jiao)回(hui)不去(qu)了(le)。

就像(xiang)前(qian)兩(liang)天(tian)，差(cha)評(ping)君(jun)玩(wan)了玩托(tuo)尼(ni)測(ce)試(shi)用的 iQoo 10 Pro，那(na)個(ge) 200W 的充電(dian)速(su)度(du)着實(shi)讓(rang)人(ren)震(zhen)驚(jing)，以(yi)至(zhi)於(yu)这两天用回 iPhone 經(jing)常(chang)以為(wei)充电器(qi)壞(huai)了。

快充技(ji)術(shu)的进步(bu)得益(yi)于多(duo)方(fang)面(mian)，其(qi)中(zhong)一个重(zhong)要(yao)原(yuan)因(yin)就是用上(shang)了氮(dan)化鎵(jia)充电头。

要說(shuo)氮化镓充电头的魔(mo)力(li)，自(zi)然(ran)是来源(yuan)于“ 氮化镓（GaN）”。

Emm，“ 氮化镓 ”其实是眼(yan)下(xia)最(zui)火(huo)熱(re)的第(di)三(san)代(dai)半(ban)導(dao)體(ti)的主(zhu)要代表(biao)。

那什(shen)麽(me)是第三代半导体？它憑(ping)啥(sha)这么火？

今天差评君就好(hao)好说道(dao)说道。

其实呀(ya)，所(suo)謂(wei)的半导体是一類(lei)材(cai)料(liao)的總(zong)稱(cheng)，这类材料介(jie)于导体和(he)絕(jue)緣(yuan)体之(zhi)間(jian)，能在(zai)一定(ding)條(tiao)件(jian)下导电。

它和芯(xin)片(pian)就好比(bi)是金(jin)屬(shu)和鐵(tie)鍋(guo)的關(guan)系(xi)， 芯片是半导体材料做(zuo)的，半导体可绝不只(zhi)是芯片。

但半导体材料不僅(jin)仅用来做了芯片，還(hai)有其他(ta)很(hen)多用處(chu)例(li)如(ru)作(zuo)为关鍵(jian)器件来光(guang)伏(fu)發(fa)电、做節(jie)能的 LED 燈(deng)，甚(shen)至还可以用来做“ 炒(chao)酸(suan)奶(nai) ”。

不仅如此(ci)，半导体还分(fen)一、二(er)、三代半导体，眼下最热門(men)的就是第三代半导体。但大(da)家(jia)不要誤(wu)會(hui)， 这裏(li)的一二三代之间并没有一代更(geng)比一代強(qiang)的关系，更多还是指(zhi)不同(tong)类別(bie)的半导体。

最为大家熟(shu)知(zhi)的就是第一代半导体绝對(dui)主力：矽(gui)（ Si ），大部(bu)分芯片就是在一整(zheng)片純(chun)度在 99.9999% 以上的單(dan)晶(jing)硅上刻(ke)蝕(shi)出(chu)来的。

在芯片里，硅就发揮(hui)了有条件导电的特(te)性(xing)，被(bei)制(zhi)作成(cheng)一个个微(wei)型(xing)開(kai)关（ 给条件就开，不给条件就关），千(qian)千萬(wan)万个类似(si)的微型开关組(zu)合(he)起来就能完(wan)成很多復(fu)雜(za)的命(ming)令(ling)，最終(zhong)完成手机、电腦(nao)的運(yun)行(xing)。

直(zhi)到目(mu)前， 90% 以上的半导体產(chan)品(pin)仍(reng)是以硅制作。

但是隨(sui)着人类科(ke)技发展(zhan)，大家慢(man)慢发現(xian)硅在一些領(ling)域(yu)無(wu)法(fa)完美(mei)勝(sheng)任(ren)工(gong)作。

舉(ju)个例子(zi)，咱(zan)們(men)手机里有種(zhong)叫(jiao) PA （功率(lv)放(fang)大器）的芯片，主要作用就是將(jiang)手机信(xin)號(hao)放大傳(chuan)輸(shu)给基(ji)站(zhan)，早(zao)期(qi)廠(chang)商(shang)们就是用硅作为主要制作材料。

但随着手机從(cong) 2G 轉(zhuan)入(ru) 3G 再(zai)又(you)发展到 4G，大家用手机在網(wang)上沖(chong)浪(lang)的速度是越(yue)来越快，对 PA 传输要求(qiu)自然水(shui)漲(zhang)船(chuan)高(gao)。

这种情(qing)況(kuang)下，硅質(zhi)的 PA 芯片就出现了一系列(lie)問(wen)題(ti)，发热嚴(yan)重、損(sun)耗(hao)太(tai)多效(xiao)率低(di)、耐(nai)不住(zhu)高电壓(ya)等(deng)等，于是第二代半导体们就走(zou)上了歷(li)史(shi)舞(wu)臺(tai)。

第二代半导体目前主要以 砷(shen)化镓（GaAs）、磷(lin)化銦(yin)（InP）为主，相比于硅，它们可以更好地(di)胜任高压、高頻(pin)、高輻(fu)射(she)的工作環(huan)境(jing)。

伴(ban)随着 3G、4G 的发展，光纖(xian)通(tong)信帶(dai)来的高频高压工作场景(jing)越来越多，于是第二代半导体乘(cheng)上了時(shi)代的東(dong)風(feng)，手机、基站都騰(teng)籠(long)換(huan)鳥(niao)把(ba)硅给换了。

而(er)在此之前，第二代半导体已(yi)经悄(qiao)悄地走进千家万戶(hu)了，最常見(jian)的例子就是 LED 灯，第二代半导体能夠(gou)更高效地把电转化为光，也(ye)就是 用更少(shao)的电能够发出更亮(liang)的光，所以用砷化镓做出来的 LED 灯取(qu)代白(bai)熾(chi)灯也是前些年节能減(jian)排(pai)的代表。

在第二代半导体火了之後(hou)，对它的研(yan)究(jiu)也逐(zhu)漸(jian)變(bian)多，使(shi)用场景也不斷(duan)被开发。

还記(ji)得一举之力把手机拖(tuo)入劉(liu)海(hai)屏(ping)浪潮(chao)的 iPhone X 嗎(ma)？

蘋(ping)果(guo)用上刘海屏的罪(zui)魁(kui)禍(huo)首(shou) 3D 結(jie)構(gou)光技术，用到了一款(kuan) VCSEL 激(ji)光器（垂(chui)直腔(qiang)面发射激光器），而制作这款 VCSEL 激光器的关键材料就是砷化镓。随着物(wu)聯(lian)网、元(yuan)宇(yu)宙(zhou)概(gai)念(nian)的逐步发展 ，对 VCSEL 的需(xu)求不断增(zeng)多还将持(chi)續(xu)增加(jia)对第二代半导体的需求。

但砷化镓们的好日(ri)子还没過(guo)多久(jiu)，科技又又进步了，很多應(ying)用场景变得更高压、更高频、更高功率，之前的第二代半导体又不够用了。

于是就輪(lun)到第三代半导体閃(shan)亮登(deng)场了！

第三代半导体學(xue)名(ming)其实叫“ 寬(kuan)禁(jin)带半导体 ”，目前以氮化镓和碳(tan)化硅 （SiC）为主。

可能妳(ni)会问了，这个“ 宽禁带 ”是什么意思(si)？

咱们用之前的核(he)酸檢(jian)测做例子。

假(jia)設(she)有个核酸检测點(dian)爆(bao)滿(man)了，那它和離(li)得最近(jin)的空(kong)核酸检测点的距(ju)离，就可以簡(jian)易(yi)地理(li)解(jie)成禁带。

如果中间距离小(xiao)点，比如就三五(wu)百(bai)米(mi)，那不想(xiang)排隊(dui)的人就直接(jie)溜(liu)達(da)去邊(bian)上的；但如果中间距离大了，比如都有幾(ji)公(gong)里了，那除(chu)非(fei)真有足(zu)够大的動(dong)力逼(bi)着过去，不然都只会忍(ren)忍排队算(suan)了。

在半导体里也是一樣(yang)的，禁带越宽那让电子移(yi)动所需的能量(liang)（ 通常是电压 ）也就越高，所以，宽禁带半导体就更耐高压。

类似的，天氣(qi)太热，大家更不願(yuan)意排队了，可检测点距离实在遠(yuan)，那大家可能忍忍也就过去了，所以宽禁带半导体还更耐高溫(wen)。

同时，宽禁带半导体还有着“ 飽(bao)和电子漂(piao)移速度高 ”“ 二維(wei)电子气 ”等多种優(you)勢(shi)。

这些优势让第三代半导体在耐高压、耐高温之外(wai)，还有更快的开关速度、更低的通態(tai)电阻(zu)等特性。

最终呈(cheng)现出来的就是 小型、高效、驅(qu)动力强的“ 小鋼(gang)炮(pao) ”。

就像大家最常见的氮化镓充电器，在手机厂商们內(nei)卷到拼(pin)出 200W 闪充的今天，硅就力不从心(xin)了，受(shou)不了高压、体積(ji)又大、发热又高、效率又低，可以说避(bi)开了每(mei)一个正(zheng)確(que)選(xuan)項(xiang)。

但用上了氮化镓，问题就迎(ying)刃(ren)而解了。

在充电方面，第三代半导体的另(ling)一位(wei)主力，碳化硅也有着亮眼表现。

不过和氮化镓充手机不一样，碳化硅充的是新(xin)能源車(che)。

如今城(cheng)市里代步的新能源车是越来越多了，对充电樁(zhuang)的需求也越来越多，但市區(qu)的地可是寸(cun)土(tu)寸金。

所以充电桩得盡(jin)可能保(bao)證(zheng)充电速度的前提(ti)下，又要小巧(qiao)不占(zhan)地兒(er)，还得足够抗(kang)水、防(fang)塵(chen)，传統(tong)的硅基器件还是老(lao)毛(mao)病(bing)。

这时候(hou)碳化硅頂(ding)着“ 全(quan)是优点 ”的帽(mao)子走进了厂商们視(shi)野(ye)。

“ 如狼(lang)似虎(hu) ”的厂商们巴(ba)不得分分鐘(zhong)和硅劃(hua)清(qing)界(jie)限(xian)。

再多说一句(ju)，建(jian)充电桩现在已经列入國(guo)家新基建的七(qi)大领域之一。

碳化硅的未(wei)来，我(wo)只能说 2 个字(zi)。

起飛(fei)。

不光是充电桩，碳化硅还被用在了新能源车本身。

如今新能源车企(qi)为了进一步解決(jue)里程(cheng)焦(jiao)慮(lv)，在电池(chi)能量密(mi)度提升(sheng)已经遇(yu)到瓶(ping)頸(jing)的情况下，紛(fen)纷选擇(ze)擁(yong)抱(bao)高压快充系统——800V 高电压平(ping)台（ 简单理解成，可以实现充电 5 分钟，续航(hang) 200km ）。

但问题也随之而来，搭(da)載(zai) 800V 高电压平台的车型，意味着核心三电系统以及(ji)空調(tiao)压縮(suo)机、DCDC（直流(liu)变压器）、OBC（车载充电机）等部件都需要在 800V 甚至 1000V 的高电压下工作。

这种情况下，硅基器件耐不住高电压、损耗率、开关损耗居(ju)高不下，碳化硅几乎(hu)是當(dang)下最好的选择。

比如特斯(si)拉(la) Model 3，早早就将碳化硅用到了车子的主驱系统上，直接提升了 10% 的续航。

类似的例子咱也不多说了，反正现在热门的物联网、光伏、5G 等等这些行業(ye)，在使用传统半导体时遇到的几大痛(tong)点，剛(gang)好是第三代半导体材料的优势。

那这不巧了吗？

“ 第三代半导体这么完美，取代一二代半导体一统天下就分分钟的事(shi)了？”

想太多了。

一二三代半导体之间的关系更像是，汽(qi)车、火车和飞机， 各(ge)有优势、誰(shui)也别提取代谁。

硅的基本盤(pan)是占據(ju)了全球(qiu) 99% 以上的集(ji)成电路(lu)市场，只有第三代半导体成功“ 偷(tou)家 ”，在 CPU、GPU 领域幹(gan)掉(diao)硅，那才(cai)能算取代第一代半导体。

可目前看(kan)来第三代半导体是做不到了。

最主要的问题就是 第三代半导体太難(nan)制取。

我们都知道，硅元素(su)在在地殼(ke)中含(han)量極(ji)高，占比足足有 26.4% 仅次(ci)于氧(yang)（O），如今的工藝(yi)可以直接从二氧化硅礦(kuang)石(shi)中提取并且(qie)高度提纯。

可氮化镓在自然界几乎没有，它需要在 10000 个大气压和 2000 度的高温下人工合成，结果就是 氮化镓晶体单片动輒(zhe)上万塊(kuai)一个。

莫(mo)桑(sang)鉆(zuan)就是碳化硅 ▼

碳化硅也类似，在自然界除了极少量天然莫桑石（对，就是大家瞧(qiao)不上的钻石平替(ti)“ 莫桑钻 ”，雖(sui)然不如钻石稀(xi)有，但用在大面积工业上也还是太奢(she)侈(chi)了）之外，主要还是要从石油(you)焦、石英(ying)石中经过各种复杂工艺进行制造(zao)。

对比硅来说，第三代半导体的制作又費(fei)时又费錢(qian)，甚至还不如第二代半导体省(sheng)事。

尽管(guan)性能是好用，但耐不住人家便(bian)宜(yi)省事啊。

这年头，不消(xiao)费降(jiang)級(ji)就不錯(cuo)了，还指望(wang)升级呢(ne)？

而且就算真愿意花(hua)这么多代價(jia)去制取第三代半导体，它其实也并没有那么適(shi)配(pei)集成电路。

还记得前面说的，第三代半导体对比第一代半导体的优势吗？

耐高温、耐高压、可承(cheng)受高频。

但问题是常见的集成电路 （电脑、手机等其他民(min)用智(zhi)能设備(bei)）根(gen)本用不上这些优势。

不仅如此，几十(shi)年发展下来，硅所拥有成熟复杂的制作工艺、龐(pang)大的产业体系更是第三代半导体们所望尘莫及的。

制取困(kun)难、成本极高、没有突(tu)出优势、产业技术不成熟……这些问题也导致(zhi)了第三代半导体没法成为半导体市场的主流力量。

据研究机构 TrendForce 預(yu)测，第三代半导体的主力氮化镓市场到 2025 年仅有 13.2 億(yi)美元，而碳化硅也就 33.9 亿美元。

與(yu)高达數(shu)千亿美元的半导体市场相比确实不够看，也难怪(guai)台积电董(dong)事長(chang)刘德(de)音(yin)表示(shi)第三代半导体只是“ 特殊(shu)技术 ”。

产业不够大，就没有足够的动力去推(tui)进发展技术，技术进步不了没法应用到更廣(guang)的行业，这样就形(xing)成了一个死(si)循(xun)环。

不过虽然刘德音嘴(zui)上这么说，台积电的身体卻(que)很老实。

台积电早在 2014 年就开始(shi)在 6 英寸晶圓(yuan)厂制造氮化镓组件；

2015 年开始生(sheng)产用于低压和高压应用的氮化镓组件；

2017 年开始量产硅基氮化镓组件；

去年年底(di)有传聞(wen)称台积电已具(ju)备 8 英寸量产能力。

虽说目前第三代半导体还略(lve)顯(xian)小眾(zhong)，但并不妨(fang)礙(ai)这是半导体材料发展的一大方向(xiang)。

不发展哪(na)能进步，谁生下来就会跑(pao)呢？

而且，我国在传统半导体行业长期落(luo)后已经不是一天两天。

苦(ku)苦追(zhui)了这么久，不能说毫(hao)无进步，但最多也就是略有改(gai)善(shan)。

可第三代半导体就不一样了，作为一个新興(xing)技术，中西(xi)方站在同一起跑線(xian)。

一起开跑，咱还没怕(pa)过谁。

不说一举拿(na)下下一代国際(ji)半导体生产鏈(lian)的主导權(quan)，至少总能保证不被国外卡(ka)脖(bo)子吧(ba)。

畢(bi)竟(jing)，華(hua)为的教(jiao)訓(xun)已经够深(shen)刻了。

撰(zhuan)文(wen)：八(ba)戒(jie) 編(bian)輯(ji)：面线 封(feng)面：煥(huan)妍(yan)

内容(rong)来源：

馭(yu)势資(zi)本：第三代半导体-氮化镓技术洞(dong)察(cha)報(bao)告(gao)

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