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第三代半導體的手機明星配件─「超小型65W GaN(氮化鎵)快速充電器」─科技智慧（16）

作者：陳華夫

我日前寫了一篇文章什麼是「耳機主動式」降噪？─科技智慧（2）介紹蘋果的「AirPods Pro 」成為今年手機「降噪無線耳機」的明星配件，引起熱烈的反響。而2020/2/20媒體又報導，蘋果今年又將推出另一第三代半導體的手機明星配件─「超小型65W GaN(氮化鎵) 快速充電器」。韓國的三星、中國的小米、華為、OPPO及其它的手機廠也在研發類似更小型的產品。

第一代半導體是矽 (能隙：1.1 ev)、鍺 (Ge)原子材料；第二代開是砷化鎵 (GaAs)、磷化銦 (InP，能隙：1.35 ev) 等化合物半導體，第三代則是氮化鎵 (GaN，能隙：3.49 ev)、碳化矽 (SiC，能隙：3.26 ev) 等能隙大於3 ev的寬能隙（Wide-bandgap）化合物半導體。下圖是650V 5X6毫米 PDFN封裝的 GaN功率元件。

「超小型65W GaN(氮化鎵) 快速充電器」就是基於第三代（寬能隙）半導體晶片技術，其關鍵崩潰電場（Critical breakdown field）達3.3 MV/cm 是傳統能比傳統Si元件的11倍，所以GaN晶片比Si晶片使用較少的元件，不僅體積縮小，還能輸出大許多的充電功率，能夠在45分鐘內充飽電「小米 10 Pro 」手機。令人震驚的快。

早在年初的 CES 上，有 30 家廠商，推出超過 60 款 GaN 快充產品，但最受矚目的是2020/2/13的「小米 10 」發佈會，除旗艦新機外，小米也宣布推出65W GaN 快充插頭，且可望以標配方式，搭配「小米 10 Pro 」一同出貨。

OPPO的獨立品牌 realme 也在隨後宣布，2020/2/24將發表的新機 X50 Pro 5G，也將搭載 65W GaN 快速充電器，且是全系列標配。

日前台積電宣布與意法半導體(ST)合作，共同推動氮化鎵( GaN)製程技術發展。氮化鎵在汽車、工業、電信以及特定消費性電子產品的應用上，具有比傳統Si半導體更節能，同時，GaN 元件比Si元件切換（Switching）速度快10倍，可以精簡產品元件，縮小產品尺寸。透過此合作，意法半導體將利用台積電領先的氮化鎵製程技術生產其創新與策略性的氮化鎵產品。

如此，加速了氮化鎵技術的落地應用，台積電借助意法半導體的產品設計與汽車產業經驗，並貢獻氮化鎵的製造技術，協助意法半導體在油電混合車的轉換器與高功率充電器的產品設計。

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