2020 年的国际消费电子展上，氮化镓（GaN）充电器成为了焦点。这种新颖的硅替代材料预示着更小型、更高效的充电器和电源适配器的到来。本文将深入探讨其工作原理。
氮化镓充电器的优势
氮化镓充电器的体积明显小于传统的充电器。这是因为氮化镓充电器所需的组件数量远少于硅充电器。随着技术的进步，这种材料能够比硅传导更高的电压。
氮化镓充电器不仅在电流传输方面表现出更高的效率，而且还意味着更少能量以热量的形式损耗。因此，更多的电能可以有效地传输到需要充电的设备。当组件能够更有效地将能量传递给您的设备时，通常也就意味着所需的组件数量可以减少。
这里有您需要 RAVPower 61W PD 3.0 GaN 壁式充电器的 3 个理由！
1. 体积比标准的 61W MacBook 充电器小 50%
2. 充电速度比标准 1A 输出快 2.5 倍
3. 它可以为您的所有 USB-C 设备供电，包括智能手机和笔记本电脑！
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— RAVPower（@RAVPower） 2020 年 1 月 9 日
随着技术的普及，氮化镓电源适配器和充电器将会变得更加小巧。此外，更高的开关频率能够实现更快的无线充电传输，并且可以增大充电器与设备之间的“气隙”，带来更多优势。
目前，氮化镓半导体的成本普遍高于硅类。然而，由于效率的提高，对散热器、滤波器和电路元件等其他材料的依赖性降低，一家制造商估计，这可以在该领域节省 10% 到 20% 的成本。 随着规模化生产效益的显现，这种情况有望进一步改善。
由于更高效的充电器意味着更少的能源浪费，您甚至可以在电费上节省一些开支。然而，对于笔记本电脑和智能手机等功耗相对较低的设备来说，这种变化可能并不显著。
什么是氮化镓？
氮化镓是一种半导体材料，在 20 世纪 90 年代因其在 LED 制造中的应用而声名鹊起。氮化镓被用于制造首批在日光下可见的白色 LED、蓝色激光器和全彩 LED 显示屏。在蓝光 DVD 播放器中，氮化镓产生的蓝光用于从 DVD 读取数据。
看来氮化镓很快将在许多领域取代硅。数十年来，硅制造商一直在不懈地改进基于硅的晶体管。根据摩尔定律（以 Fairchild Semiconductor 的联合创始人和后来的英特尔首席执行官戈登·摩尔命名），集成硅电路中的晶体管数量大约每两年翻一番。
这一观察结果是在 1965 年提出的，并在过去 50 年里基本保持正确。然而，在 2010 年，半导体的发展速度首次放缓至低于这一速度。许多分析师（包括摩尔本人）预测，摩尔定律将在 2025 年失效。
氮化镓晶体管的产量在 2006 年有所增加。改进的制造工艺意味着可以在与硅晶体管相同的设施中制造氮化镓晶体管，这降低了成本，并鼓励更多硅制造商采用氮化镓来生产晶体管。
为什么氮化镓优于硅？
与硅相比，氮化镓的优势归结为功率效率。正如专注于氮化镓的制造商 GaN Systems 所解释的：
“所有半导体材料都有所谓的带隙。这是一个固体内不存在电子的能量范围。简单来说，带隙与固体材料的导电能力有关。氮化镓的带隙为 3.4 eV，而硅的带隙为 1.12 eV。氮化镓更宽的带隙意味着它可以承受比硅更高的电压和更高的温度。”
另一家氮化镓制造商 Efficient Power Conversion Corporation 指出，氮化镓的电子传导效率是硅的 1000 倍，且制造成本更低。
更高的带隙效率意味着电流可以比硅芯片更快地通过氮化镓芯片，这可能在未来实现更快的处理速度。简而言之，用氮化镓制成的芯片将比用硅制成的芯片更快、更小、更节能，并且（最终）更便宜。
在哪里可以购买到氮化镓充电器？
虽然尚未普及，但您可以从 Anker 和 RAVPower 等公司购买使用氮化镓技术的充电器。这些 USB-C 充电器可以为现代笔记本电脑提供 USB-C 电源。
Anker PowerPort Atom PD1 是一款具有快速充电功能的 30 瓦充电器，专为手机、平板电脑、笔记本电脑等设备设计。您会注意到它比不使用氮化镓技术的充电器小大约 40%。Anker 还生产 60 瓦的 PowerPort Atom PD2，它有两个 USB-C 端口，因此您可以同时为多个设备充电，以及拥有四个端口的 PowerPort Atom III Slim。
RAVPower 也有类似的产品线。它的 PD Pioneer 30W 通过一个 USB-C 端口提供适度的吞吐量。更强大的 PD Pioneer 61W 可以处理更大的功率，但仍然只有一个 USB-C 端口。如果您想使用其中一种充电器，您的笔记本电脑必须支持 USB-C 供电。
其他氮化镓充电器，例如 Aukey 在 CES 2020 上展示的那些，预计在今年晚些时候上市。不过，我们预计很快会在市场上看到更多产品。
也许即将出现的、最令人兴奋的氮化镓充电器是 Sanho 的 HyperJuice。Sanho 在 Kickstarter 上成功筹集了超过 200 万美元，旨在到 2020 年 2 月向支持者提供世界上首款（也是最小的）100 瓦 USB-C 充电器。这将是第一款可以为 MacBook Pro 等高端笔记本电脑供电和充电的充电器。
好消息是这些充电器价格并不昂贵。61 瓦 RAVPower 的零售价约为 40 美元，Sanho 宣布其 100 瓦充电器的零售价将在 50 至 100 美元之间。作为参考，全新的 Apple 96 瓦 USB-C 电源适配器 的零售价为 79 美元，但它的体积和重量都比信用卡大小的 HyperJuice 要大。
未来的充电器
在苹果和三星等大型硬件制造商开始将其纳入其新款电脑和智能手机之前，您可能不会在市场上看到太多氮化镓充电器。
想想看，您上次购买充电器是什么时候？您家中或办公室周围插入的充电器有多少是过去购买的？
如果您决定现在开始享受氮化镓充电的优势，那么您无需支付通常与尖端技术相关的溢价。