功率金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET结构和技术不断升级，让日常生活应用改善变得尤为明显。例如早年65W功率笔记本电源与板砖无异，现在ThinkPlus口红电源仅比口红略宽一圈，却实现了了65W输出功率并支持USB PD协议。

但ThinkPlus口红电源仍然只是个例，使用游戏笔记本出门的你一定感同身受，超过100W功率的电源有时候就能占掉笔记本重量的一半，电路技术提升，更高功率需求开始让另外一部分人对电源便携性报以意见。

后来直至Anker开始批量生产基于氮化镓电源Anker PowerPort Atom PD 1，更高功率的氮化镓电源也提上议程，历经数次波折之后，消费级量产氮化镓终于能够被买到。

那么，氮化镓电源为什么意义重大，它又将如何改变我们的生活？在这篇文章中，笔者会对氮化镓电源的过去、未来进行浅析。

被MOSFET定义的世界

在描述氮化镓电源之前，必须先说一下MOSFET。如开头所言，功率金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，最早出现在1976年，被用于替代双极型晶体管（BJT）。这种多数载流子器件工作速度快，性能稳定，并具有比少数载流子器件拥有更高的电流增益，最终使得开关电源转换器成为商用产品。

由于硅基器件拥有高稳定性和小效率，并且成本不断下跌，功率MOSFET本身具备低成本结构。基于硅的功率MOSFET在不断进化中，逐渐变成了几乎所有消费产品不可或缺的部件。

最早功率MOSFET被用于AC/DC开关电源，然后被用于变速电动机、荧光灯、DC/DC转换器等等。

IR国际整流器公司在1978年11月推出IRF100功率MOSFET，源漏击穿电压100伏特、导通电阻0.1欧姆，这个参数成为当时标杆。但因为裸片尺寸超过40平方毫米，价格也不便宜，达到34美元，即使无视通货膨胀，要放到现在手机电源中，恐怕主机厂们会以体积和成本为由，有千万个不愿意。

玩笑归玩笑，功率MOSFET打开的电源新局面被不断优化，例如英飞凌的BSC060N10NS3就做到了0.072欧姆平方毫米。由于硅材料主导了半导体发展进度，英飞凌这款产品在事实上几乎达到了硅基器件的理论极限值。

有趣的是，如今的IR国际整流器公司，早已变成英飞凌公司的一部分。

因此，就有了我们文章开头的那一幕。无论人们对电源有诸多不满意，出于成本和硅基器件的极限，笔记本厂商们已经无法再提供一个更小的电源，而并非网友戏说的“不思进取”。这时候，被发现、研发时间不算太长的氮化镓元件被摆上台面。

氮化镓的过去

在2004年，日本优迪娜/富士通（Eudyna/Fujitsu）研发出了基于氮化镓GaN高电子迁移率晶体管（HEMT），使用碳化硅SiC衬底，采用HEMT结构。这套结构在1975年被提出，并在1994年发现氮化铝镓AlGaN与氮化镓GaN异质结界面处存在异常高浓度二维电子气。利用这一现象，优迪娜/富士通（Eudyna/Fujitsu）实现了能在千兆赫兹级的频率范围内产生基准功率增益。

举个简单的例子，如果把我们墙壁上电源插口里的交流电看成滔滔不绝的江水，功率器件们需要拿着勺子在大江里捞水，然后变成直流电给数码产品供电。传统硅功率器件每秒钟可能勺10下，那么氮化镓GaN功率器件可能会以每秒40、50下的速度勺水，十分能干。

但在2004年到2009年期间，GaN晶体管基本上在耗尽型射频晶体管上发展，并不利于功率系统使用，并且由于氮化镓GaN产量稀少，价格只能用贵来形容。

直至2009年6月，宜普电源转换公司EPC推出了第一款增强型硅基GaN HEMT，并为其注册商标eGaN。目的很明确，他们希望设计现有功率MOSFET的替代品，因此eGaN FET本身也不需要负电压关断。通过使用宽禁带半导体制造技术，确保GaN晶体管也能拥有高产量而且低成本。

很快，松下、富士通、GaN Systems、英飞凌等业界大佬宣布制造GaN晶体管，而且专门针对功率转换市场。氮化镓电源研发、设计、制造才总算正式拉开序幕。