终于用上黑科技的半导体材料 充电器要越做越小了

[硬核买手]氮化镓（GaN）拥有极高的稳定性，它的熔点约为1700℃。作为目前是最优秀的半导体材料之一，GaN用作整流管能降低开关损耗和驱动损耗，提升开关频率，附带地降低废热的产生。这些特性让氮化镓应用在电源上有很好的发挥，降低元器件的体积同时能提高效率。

很多人都会抱怨：笔记本、手机等设备充电器不通用的问题，导致出差、 旅游 都要带上大量的充电器，不少笔记本更是要带上板砖似的充电电源。

难道真的没有小巧一点的、通用性强一点的充电器么？其实还是因为穷的，使用黑 科技 材料氮化镓得ANKER GaN充电器虽然比普通得PD充电器价格高了一倍，但是体积却小了40%。

为什么能有这么大的改变呢？氮化镓又是一个怎么样的黑 科技 呢？

黑 科技 半导体氮化镓的来历和优势/劣势

其实早在2000年左右，就有研究人员投入到射频氮化镓技术的研究，最开始氮化镓器件成本高、产量不高，氮化镓器件主要应用于军事和航天领域，雷达和电子战系统。如今在点对点军用通信无线电中就有使用氮化镓工艺的放大器，未来手机是否也会获得军事领域的技术下放虽然还不好说。但氮化镓器件确实开始走向消费领域了，如今市场上已经有了不少已量产的氮化镓充电器。

氮化镓被业界称为第三代半导体材料，被应用到不同行业的产品上，应用范围包括半导体照明、激光器、射频领域等，应用在电源类产品上可以在超小的体积上实现大功率输出，改变行业设计制造方案、改变消费者使用习惯。

氮化镓的熔点和饱和蒸气压相当高，因此在自然界无法以单晶体的形式形成，目前常用的制备方法为薄膜法和溶胶凝胶法。

目前经过测试发现，用氮化镓材料代替传统的MOSFET后，电源的驱动损耗、开关损耗会更小，死区也缩小（缩短优化开关转换时的死区时间）。而更高的电子迁移率使得反向恢复时间极短，也就不存在反向损耗。

5G是今年最热门的话题，而氮化镓恰好在5G技术上能发挥巨大作用，这种材料非常适合提供毫米波领域所需的高频率和宽带宽，加上低内阻低发热量、适合在高温环境下工作的特点，GaN材料将应用于各种被动散热的户外电子设备以及 汽车 上。

不过虽然氮化镓的优点多，物理性能优异，但它不能应用在比较高的电压环境下。

而且成本也会更高一些，与现今的硅器件相比，氮化镓的导通电阻要低3个数量级，击穿电场是硅器件的10倍，带来的就是更高的转换效率和工作频率，并降低元器件体积。另外氮化镓可以在严酷的工作环境下保持正常的性能，不过目前氮化镓的成本还是太高了。

所以目前氮化镓比较成熟的应用是在小型的充电器上。这就是我们今天要说到的 ”ANKERPowerPort Atom PD1“GaN充电器。

目前 市面上的各种快充协议

PD快充协议有大一统的趋势

从2017年开始，智能设备的性能开始大幅度攀升，相对应的设备对电池的容量有了更高的要求。但大电池充电就成为了一个难题，所以现在有了众多的快充标准。除了大家一般使用的QC快充、还有各家智能手机厂商开发的各种快充私协议，前不久vivo更是推出了120W快充。

不过目前最新的QC4.0也仅仅只支持28W的功率，于是追求充电更快的路途上，手机厂商也不断推出并升级自家的快充协议，如一加的WARP闪充（30W）、华为的Super Change（40W）、VOOC闪充（50W），vivo Super FlashCharge（120W）。

但是没有哪一家能打通全平台，实现一个充电器就能对所有的设备都能快速充电。市面上的快充协议“百家争鸣，各自为政”，即使有兼容也不能达到最理想的充电速率。

“协议兼容性目前的确是整个快充行业发展的最大技术壁垒，如果能够打通快充协议不兼容的问题，整个行业的发展能够加速前行。”

好在，基于USB type C接口的PD协议有大一统电子数码充电协议的趋势，支持笔记本电脑、平板电脑、手机、 游戏 机等设备快速充电，目前最新的PD 3.0标准最大功率可以达到100W。

ANKER PowerPort Atom PD 1 GaN充电器支持DCP协议，支持5V/3A、9V/3A、15V/2A、20V/1.5A四个USB PD输出档位最高输出30W，PD快充版本为3.0。

ANKER GaN充电器：小体积实现更高功率

ANKER PowerPort Atom PD 1 GaN充电器在设计上无论是在包装还是产品本身，都是充满了十足的“ANKER”风格。蓝白的搭配简约 时尚 很有辨识度，第一眼看见就能准确知道是ANKER产品。充电器的外形体积整体圆润十分小巧，手感也十分不错。

使用氮化镓GaN功率器件让ANKER PowerPort Atom PD 1在体积上十分有优势，与市面上多款热门PD充电器进行对比之，无论是重量还是体积ANKER PowerPort Atom PD 1 GaN充电器都位列前茅。

性能上，ANKER PowerPort Atom PD 1 GaN充电器支持5V、9V、15V、20V PD输出，可以满足大部分产品设备，它的输出最高可达30W功率，在我们实际的兼容性测试中，无论是充手机、还是笔记本，它都能胜任，性能着实不错。

鹅暖石丰满造型

ANKER PowerPort Atom PD 1 ANKER GaN充电器沿用了家族饱满丰润的设计，正面镜面与侧面哑光细节互为补充简约，犹如一块软润的鹅暖石。

一个蓝色舌片的USB-C输出口上印刷这“PD”字样标识，PD目前通用性最强也是未来数年的发展方向的USB PD快速充电标准。

小体积大功率

（ 从左至右依次是 “ANKER GaN充电器 30W” “苹果原装18W快充” “联想ThinkPlus 65W快充” “苹果笔记本充电器”）

GaN场效应管小体积低内阻高性能的优点在充电器上体现的淋漓尽致，而且还完美避免了不耐高压的缺陷。

ANKER PowerPort Atom PD 1GaN充电器实现30W的功率，其体积要比苹果的18W快充都小一圈，与苹果手机自带的5W小充电器相差不大，携带出去旅行还是相当方便的。

30W功率只有iPad刚刚好

30W的功率见仁见智吧，因为如果需要给笔记本充电的话至少需要使用65W的供电，而手机目前最多也只能18W的PD快充。目前使用30W PD供电的也就只有iPad Pro了，也就是说你要是有个iPad Pro的话，买这款充电器可能比较实用。

此前测试iPad Pro最大支持32~35W PD快充。在我们使用ANKER GaN充电器给iPad Pro充电时，根据POWER·Z的数据显示，可以达到26~27W的充电功率。整个充电过程发热量比普通的充电器要低一些。

在兼容性上，支持iPhone X/XS/XS MAX/XR、华为P10/P20/P20 Pro/Mate 9/Mate10、xiaomi 8/9、魅族PRO 5、三星S8以上手机的PD快充。

非PD快充的设备大多数也能获得标准的10W充电功率。

笔记本和平板上，只要是支持PD协议的笔记本都能获得接近30W的充电功率，例如MacBook、小米笔记本Air、华为MateBook等，平板电脑的支持上iPad Pro因为支持PD充电也可以获得27W左右的供电支持。不过需要注意即使是支持PD充电协议的笔记本，因为功耗的原因对电源功率输入要求比较高，一般需要60W以上的充电器才能正常使用+充电，使用ANKER GaN充电器给笔记本充电话可能会遭遇笔记本CPU降频性能减弱、实用笔记本时虽然插电但无法给笔记本电池充电的情况出现。

总结

ANKER PowerPort Atom PD 1 GaN氮化镓充电器最开始发布的时候可谓吸引了全球眼球，造型也比较小巧可爱，在小体积的情况下实现了更高功率的输出。如果你有支持30W充电的设备比如iPad Pro，就更好了。

但如果你想使用ANKER PowerPort Atom PD 1 GaN充电器给笔记本充电话可能会遭遇笔记本CPU降频性能减弱、实用笔记本时虽然插电但无法给笔记本电池充电的情况出现。所以我目前使用的是ThinkPlus 65W充电器，出差的话iPhone支持18W PD快充，笔记本需要65W充电，移动电源支持45W PD快充，ThinkPlus电源是我目前比较好的解决方案。

而且从价格上来说，ANKER PowerPort Atom PD 1 GaN充电器官方定价188元，价格上来说还是比较高的。建议观望，不过更高高功率的60W氮化镓充电器却没有了体积上的优势，而且价格高，所以如果你不差钱想尝鲜，那也可以上上手体验一下。

优点: 1、同体积下实现更高的充电功率，体积小易携带。

2、充电时发热量小，热损耗小转化率更高。

3、30W PD快充，支持新款iPhone、华为P20/P10/Mate 10/Mate9、xiaomi 9/8、iPad Pro、三星S系列等设备的PD充电，支持iPad air 2.4A充电。

缺点:

1、价格贵，188元的价格，一个65W ThinkPlus的优惠价也不过150元，体积也是ANKER GaN氮化镓充电器两倍不到。

2、非PD设备最高只支持10W左右的功率充电。

3、30W功率不上不下，笔记本一般需要65W充电功率，30W功率过低可能出现笔记本CPU降频或者笔记本在使用时无法给电池进行充电。但充手机的话也只能支持18W，这体积和18W PD充电头相比的话优势又不明显了。 详细参数：

充电器名称：PowerPort Atom PD 1

型号：A2017

输入：100-240V~1.2A 50~60Hz

输出：5V/3A、9V/3A、15V/2A、20V/1.5A

该充电器通过CCC认证。

硅谷（Silicon Valley）的注释是：

一个长度大约32公里的工业区，位于加利福尼亚的Palo Alto（帕拉托）和San Jose（圣何塞）之间，许多制造和设计电脑晶片的公司位于此处，名称来源于用来制造这些电子装置的高纯度的硅。

硅谷(Silicon Valley)一词是1971年当地报纸的编辑霍夫勒最先使用的，用来指旧金山湾南端沿101高速公路，从门罗公园（MenloPark）、帕拉托（Palo Alto），经山景市（Mountain View）、桑尼维尔（Sunnyvale）到硅谷的中心圣克拉拉（Santa Clara），再经坎贝尔（Campbell）拐到圣何塞（San Jose）这条狭长地带。

它既不是盛产石头的峡谷，又不是喧嚣而拥挤的一条街，而是蓝天下绿阴中一系列新兴小城市。从60年代起这一地区飞速发展，成为高科技工业中心，创造了巨大的物质财富，取得了引以骄傲的非凡成就。

硅谷的历史应该从斯坦福大学说起。1885年美国中西部著名的铁路大王斯坦福(Leland Stanford Senior)捐献了帕拉托附近的8800英亩土地和2000万美金，并于1891年创建了斯坦福大学。如今的斯坦福大学已成为世界第一流的大学。

国际教师协会根据目前院校业绩、学术成就以及学生素质，排出世界十所最佳大学的名次是：斯坦福大学、哈佛大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校、普林斯顿大学、剑桥大学、耶鲁大学、牛津大学、东京大学、慕尼黑工业大学。

当然，还有其他排行次序，但令人信服的是斯坦福总是雄踞榜首。在上述十所世界第一流大学中，斯坦福是最年轻的一所，然而它像一台强劲的火车头，带动着硅谷这列长长的列车迅猛前进。这就是我们所知道的高科技园区的基本形象。

1906年利德弗瑞斯特(Lee de Forest)发明了电子管，他工作的联邦电报公司就在帕拉托。1912年他在斯坦福大学的帮助下又研制成功电子放大器，揭开了现代电子技术的序幕。

创建斯坦福研究园区

斯坦福大学1920年毕业生弗雷德·特曼(Frederic Terman)先后在麻省理工、哈佛、斯坦福担任教授，他才华横溢，在硅谷的发展过程中扮演了极重要的角色。1939年，在特曼的指导和支持下，他的两个学生，比尔·休利特(Bill Hewlett)和戴维·帕卡德(Dave Packard)，在一间汽车房里以538美元作资本建立了公司，开始生产电子仪器，这就是著名的惠普(Hewlett-Packard)公司的来历。1995年惠普公司营收315亿美元，利润24亿美元，全球雇员10万2000人。当年惠普公司起家的汽车房由加州政府公布为硅谷发源地而成为重要的旅游景点。

特曼教授的另一个重要贡献是他在1951年提出创建斯坦福研究园区(Stanford Research Park)的构想。这就是全球最早的位于大学附近的高科技工业园区。1955年7家公司迁入园内，1906年增至32家，1985年扩大到90多家。这些公司既信托大学的最新科技，又租用该校655英亩的土地，连年不断的地租收入成为斯坦福大学的经济来源。这也是斯坦福大学兴旺发达的原因之一。

1955年威廉·肖克利(William Shockley)西迁是硅谷半导体开始起步的重要里程碑。肖克利1910年生于英国伦敦，后移居美国帕拉托，1973年到贝尔实验室工作。1947年12月23日他和理论物理学家巴丁(John Bardeen)、实验物理学家布拉坦(Walter Brattain)制成了世界第一个晶休管，这项发明有人称之为“本世纪最重要的发明”。1949年肖克利又提出PN结理论，次年就制成具有PN结的锗晶休管，由于这些意义深远的发明，他们3人分享了1956年度的诺贝尔（物理）奖金。

1955年，肖克利返回帕拉托建立自己的公司——肖克利半导体实验室 (ShockleySemiconductor Laboratories)。在此之前，尚未成熟的半导体工业一直集中在美国东部的波士顿和纽约长岛等地，肖克利的公司是硅谷第一家真正的半导体公司。他从东部召来了8位优秀青年，人称“肖克利八杰”，其中包括诺宜斯(Robert Noyce)、摩尔(Gordon Moore)、斯波克(Charhe Spork)、雷蒙德(Pierre Lamond)等人。1960年肖克利卖掉自己的公司，去斯坦福任教。他创建的半导体实验室夭折了，但他播下的种子却在硅谷茁壮成长。

在诺宜斯带领下，“肖克利八杰”于1957年集体跳槽，离开肖克利半导体实验室，在工业家费尔柴尔德(Sherman Fairchild)资助下，另创仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor Corp)。仙童公司总部位于纽约，除经营照相机与仪器外，还有许多关系企业，其中发展最快的还是位于硅谷山景市的仙童半导体公司。

创业后不久。由于诺宜斯发明了集成电路(integrated circuit)技术，可以将多个晶体管集成一片晶片上，使仙童公司从一开始就有平步青云的发展。1965年摩尔总结了集成电路上晶体管数每18个月翻一番的规律，人称摩尔定律。虽然它是根据1959-65年的数据归纳的，但至今仍然有效。1967年，成立10年的仙童半导体的营业额已达1亿9600万美元。

此时正是硅谷形成的早期，整个硅谷大环境生气蓬勃，欣欣向荣，几乎每个星期都有新公司诞生。仙童公司也正经历一场惊天动地的大变革。

1967年初，斯波克与雷蒙等人决定脱离仙童半导体公司，另创国民半导体公司（National Semiconductor），位于圣克拉拉。1968年仙童公司行销经理桑德斯（Jerry Sanders）自创超微科技（Advanced Micro Device）即AMD公司。现超微科技已成为世界第二大电脑晶片生产商。1968年7月诺宜斯、摩尔、葛洛夫离开仙童，创建了英特尔公司（ Intel），总部设在圣克拉拉。今天英特尔发展成世界上最大的半导体集成电路厂商，在中央市场占世界80%的份额。

1976年苹果电脑公司成立

1970年阿姆达尔（Gene Amdahl）离开国际商业机器在桑尼维尔建立了Amdahl公司，专门生产研制与国际商业机器大型机兼容的机器，在性能价格比方面超过国际商业机器的系统，成为小公司向大霸主挑战的典范。1974年费根（Federico Faggin）在石油巨子艾克森（Exxon）企业的支持下，于坎贝尔建立了Zilog公司（他曾领导英特尔公司早期4004晶片的设计工作）。1975年该公司推出很成功的Z80晶片。1975年梅隆（Roger Mellon）在山景市建立了Comemco公司。他是斯坦福的毕业生，用上学时所住宿舍的名字给公司命名。公司生产的微机最早打入中国市场。

1976年两位在硅谷长大的同名好友乔布斯（Steve Jobs）和渥滋尼克（Steve Wozniak）在Cupertino创立了苹果电脑公司。他们没念完大学（Jobs从里德大学退学进入惠普公司，Woz则离开伯克利分校到Atari公司搞电脑）。由于Jobs经营有方，Woz擅长技术，两人优势互补，使公司很快得到发展。1977年推出的苹果 II一直是8位微机的重要角色，1984年推出的麦金塔Macintosh）更是界面友好的楷模，广泛应用于美术设计和出版领域。苹果公司始终站在微机技术的前沿，1995年公司的营业额仍有113亿美元。

1981年对仙童半导体公司是灾难性的一年。它设在圣何塞南部的晶片厂发生有毒溶液的大量泄漏。公司不得不花费1200万美元来更换土壤和监测水质。于是仙童公司逐渐一蹶不振，销声匿迹。人们不会忘记它在开创硅片技术上的丰功伟绩，由仙童雇员创办的公司在硅谷乃至全国已超过百家，影响深远。

1982年，又一个光辉的名字升阳（Sun Microsystems）在硅谷出现。升阳原来是斯坦福大学网络的缩写。三位创始人AndyBechtolsheim、Vinod Khosla、Scott McNealy都是风华正茂的青年。担任公司董事长兼总裁的Scott McNealy毕业于哈佛大学经济系，后来又在斯坦福取得管理硕士学位。他与世界软件巨子比尔·盖茨同龄，自信是能与之抗衡的对手。升阳公司在工作站领域取得龙头老大地位，它的 Sparc/Solaris平台正活跃在客户/服务器这一充满活力的领域。

近一两年网际网络（ Internet）的发展如日中天，升阳公司推出的新一代编程语言Java开始成为目前公认的国际互联网上的世界语。在此基础上升阳公司与国际商业机器、苹果等公司一起提出了网络电脑（Network Computer）的概念，力图掀起一场新的设计算机领域的革命，打破微软和英特尔的垄断地位。

对硅谷发展至关重要五因素

以上我们通过惠普、英特尔、苹果、升阳这些公司的成长描绘了硅谷发展轮廓。在硅谷世界著名的公司还有很多。如，在山景市的还有Netscape Communications（出品风靡全球的网络浏览软件“导航者 Navigator”），Adobe Systems（世界最优秀的桌面出版系统供应商，如Photoshop,Adobe Pagemaker等），Instuit（优秀财务软件开发商），System Plus等。在圣克拉拉的还有3Com,BayNetworks,

Claris,McAfeeAssociates,AirCommunications,

Memorex,Plextor,AmericanMicrosystem,Phoenix Technologies,

Insignia Solutions,UB Networks等。在圣何塞的还有Unisys,

AcerAmerica,Cisco Systems,Sony Electronics,ADISystems,

Madge Networks, Diamond Multimedia Systems,

SoftwarePublishing,CallunaTechnology等。

城市和社会有其发展的内在机制，并非仅依赖人为因素，硅谷也不例外。硅谷取得成功的原因很多。我认为以下几个因素对硅谷的发展至关重要：

一.良好的自然条件。旧金山湾有优越的地理条件，阳光明媚，气候舒适，有“天然空调”之称。北加州原有富裕的生活质量，吸引人们来到此地生活工作。

二.活跃的社会环境。硅谷的许多人来自美国东部和西欧，他们为摆脱墨守成规的文化和官僚主义的束缚，被加州特殊机会吸引而来。正如一位风险投资家所说：“东部乃是大公司的地盘，壁垒森严，个人很难立足其间。加州则是前线，从经济、社会和组织形式来看都没有固定的模式，而且最重要的是它具真正重视个人的价值”。近年来，世界各地的不少青年人在硅谷圆了自己的创业梦。当然，也有许多人败下阵来，在硅谷倒闭的公司恐怕比成功的公司要多得多。

三.完善的基础设施。便利的交通，快捷的通讯，世界一流的斯坦福大学、加州大学伯克利分校提供有力的科技后援，优良、丰富而又具有流动性的高科技人才。这一切都营造出良好的科技和商业环境。

四.人才优势。我们发现在硅谷领导高科技企业的管理人才都是既懂得技术又擅长管理的全才。许多人既是相关领域的技术权威或创新者，同时又具有非凡的领导才能和个性魅力。只有这样高素质的人才组合才能在激烈的竞争环境中立于不败之地，而有利可图的商业环境，个人对创业的追求和对盈利的珍视，又促使许多有才能的人自立门户，形成了今日硅谷丰富多彩，万马奔腾的面貌。这就是高科技行业的迷人之处，技术变化很快，有才能的人很容易闯出自己的一席之地。

五.以科技为先导。美国高科技企业一个显著特点是在科研上投入大量资源，它们往往由某种独创性的技术起步，然后不断改进产品，扩大市场占有率。例如从70年代以来，英特尔微处理器上的晶体管数目，每隔18个月左右便增加一个倍，相当符合摩尔定律的预期。在激烈的竞争下，只有在技术上领先一步，才能立于不败之地，即使是大公司也不敢稍有怠慢。竞争的结果是技术的进步和推广，培育了市场，也使整个信息产业获得了丰厚的利润。在技术发展过程中，斯坦福等一批高校功不可没，它们不仅为企业界输送了大量科技人才，而且以其雄厚的基础研究成为技术进步的后盾，不断地将科研成果转化为社会生产力。而且企业界和高校之间交流密切，实践中的经验能很快地反馈到基础研究中，如此良性循环，促进了技术的发展。

六.发达的资本市场。美国高科技企业的创业与风险投资关系很大。苹果电脑公司1976年创办时，投资企业家马克库拉投资9万美元，借贷25万美元，占30%股份，从而推动了苹果电脑的发展，进而使革命性的个人电脑成为新兴产业。Adobe 1982年创建时得到著名风险投资公司H&Q的支持，后者获得了百倍的利润回报；Adobe公司在成长壮大后，又与H&Q合资成立新的风险投资公司，支持高科技企业的创业，也得到丰厚的回报。

上述两家公司的创业都起源于独创性的科研成果，而风险投资使成果及时转化、占领市场，并分别形成个人电脑和桌面出版这两个新兴产业。没有风险投资的参与，仅靠一人或数人的有限财力，就很难快速发展。在美国有许多专业的、高素质投资家，他们有丰富的投资经验，一项独创性的技术容易吸引到大量的资金来投资，所以在美国经常可以听到高科技人员一夜之间成为亿万富翁的事。

硅谷是我们研究高科技园区的有价值的实例。作为信息社会的雏形，高科技人才的家园，硅谷既是乐土也是苦海。高科技公司之间竞争残酷，表面上高利润的事业，其实也暗藏高风险，成败往往在一瞬之间。硅谷成功的背后，也曾付出环境污染，家庭解体、文化贫瘠以及难以克服的阶级差别等沉重代价。因此，美国人说：硅谷只有一个，或许将来也永远只有一个。硅谷人从事的信息产业和他们的行为方式，为未来社会的经济结构和文化形态提供了有益的样板。关心和支持中国高科技事业发展的人不可不知道这段历史，我们还应该始终注意其新的发展趋向，作为我们的借鉴。

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