一文看清氮化镓快充芯片产业现状

日期:2020-08-31     作者:芯闻路1号    
核心提示:2020年是快充市场快速发展的重要年份,随着市场不断成熟和趋势日益明确,消费者对小尺寸和大功率快速充电器需求越来越大。自从雷军在米10 Pro系列手机发布会上推出65W氮化镓快充,罗永浩直播卖货倍思65W 2C1A多口氮化镓快充,这两位流量大咖的高调代言把65W功率快充完全展示在大众的视野。
 
图注:数据来自公开资料,由芯闻路1号汇总
 
2020年是快充市场快速发展的重要年份,随着市场不断成熟和趋势日益明确,消费者对小尺寸和大功率快速充电器需求越来越大。自从雷军在米10 Pro系列手机发布会上推出65W氮化镓快充,罗永浩直播卖货倍思65W 2C1A多口氮化镓快充,这两位流量大咖的高调代言把65W功率快充完全展示在大众的视野。
我们来看看市场的反映情况,据不完全统计,在某猫上,65W氮化镓快充是目前消费者买单率最高的快充产品,品类也是越来越齐全,如倍思、洛克、ANKER、毕亚兹、Lapo、摩米士等,还有手机品牌商,如华为、小米、OPPO、魅族、三星、努比亚、realme等也是拼速度的推出氮化镓快充充电器,以防掉队。
根据一份行业数据表示,在以电商客户为主的充电器市场,2019年氮化镓功率器件出货量约为300万-400万颗,随着手机以及笔记本电脑渗透率进一步提升,2020年将实现5-6倍增长,总体出货1500-2000万颗,2021年GaN器件的出货量有望达到5000万颗。这也就意味着氮化镓快充时代的来临。
 
回溯到2014年,氮化镓功率器件刚起步时,就有厂商Finsix开展这方面的工作,初始定位的频率是10~30MHz,当时频率对电源设计和芯片的挑战非常高,超出了那个时候对电力电子的通常频率界限以及市场的接受能力,并没有能继续下去。
 
直到2018年-2019年,有数十家公司推出几十款氮化镓快充产品,这六年时间,随着芯片厂商的技术的逐步成熟,制造能力的提升,价格降低等为驱动力,再次打开了氮化镓功率器件面向广大群众的大门。其中,智能终端设备的需求是氮化镓功率IC普及的主要因素。
 
为什么快充市场选择氮化镓功率IC?
 
氮化镓(GaN),是由氮和镓组成的一种半导体材料,因为其禁带宽度大于 2.2eV, 又被称为宽禁带半导体材料。
从数据显示,氮化镓比硅禁带宽度大 3 倍,击穿场强高 10 倍,饱和电 子迁移速度大 3 倍,热导率高 2 倍。这些性能提升带来一些的优势就是氮化镓比硅更适合做大功率高频的功率器件,同时体积还更小,功率密度还更大。
所以氮化镓器件具有极高的开关速度、同一晶圆下的小通态电阻,让更高效能和更高开关频率快速充电成为可能。
 
GaN快充市场,哪些原厂是第一波吃螃蟹的人?
 
快充品牌商虽多,但是通过快充GaN功率IC厂商的图表汇总,会发现很多品牌商用的其实是同一家的氮化镓功率IC,目前快充背后的GaN功率IC供货在绝大部分上在这3家手中,英诺赛科、纳微半导体、PI。
2020年,京东入局氮化镓快充市场,京东旗下自有品牌——京东京造推出的65W氮化镓快充新品,用的就是PI的SC1933C的氮化镓功率IC。不仅京造,还有安克、RAVPOWER、毕亚兹、OPPO、realme、斯泰克、三星等品牌也是大量使用PI的产品。早在2019年,PI就交付了有100万颗的InnoSwitch3开关电源IC。
Power Integrations, Inc. (PI)成立于1988年,总部位于美国硅谷,专注于高压电源管理及控制的高性能电子元器件及电源方案的供应商,推出的集成电路和二极管为包括移动设备、电视机、PC、家电、智能电表和LED灯在内的大量电子产品设计出小巧紧凑的高能效AC-DC电源。
 
随着氮化镓快充逐渐成为主流,PI率先推出了PowiGaN技术,并基于PowiGaN技术开发了5个系列的芯片产品,包括InnoSwitch3-CP、EP、Pro、MX和LYTSwitch-6,完善电源芯片家族。
纳微(Navitas)的GaN功率IC受市场青睐的程度并不亚于PI,据不完全统计,纳微GaNFast功率IC已经广泛的运用于OPPO 50W饼干氮化镓快充、RAVPOWER 65W 1A1C氮化镓快充充电器、小米65W USB PD 氮化镓充电器、SlimQ 65W氮化镓USB PD快充充电器1A1C、Anker PowerCore Fusion PD超极充、RAVPower 45W GaN PD充电器、倍思65W氮化镓充电器、ROxANNE 66W氮化镓USB PD双口快充充电器等。其中,baseus倍思在7月率先推出的120w2C1A的氮化镓(GaN)+碳化硅(SiC)充电s器,用的也是纳微NV6127芯片。
 
纳微半导体于2014年,在美国加利福尼亚州 El Segundo 成立。这家看似年轻的公司,其创始团队的技术背景不容小觑,如纳微联合创始人Dan Kinzer,曾担任仙童半导体的首席技术官,该公司在功率半导体行业有专家团队,在材料、器件、 应用程序、系统和营销及创新成功记录的领域内,合共拥有超过200年的经验,其GaNFast功率IC能为移动、消费、企业和新能源市场提供更小、更高能效和更低成本的电源。
 
还有英诺赛科,是唯一上榜的国产硅基氮化镓厂商。目前在珠海和苏州建有2个8英寸硅基氮化镓芯片研发生产基地,产品线覆盖40V-650V的全系列氮化镓芯片。目前英诺赛科INN650D02应用于魅族、Lapo、洛克的65W快充产品上。
 
目前被知名品牌商大量使用的GaN功率IC的有这三家,还有transphorm、GaNsystems、氮矽科技、芯冠科技、未来芯科技、鸿镓科技等也可以提供650V GaN FET,但市占率还是较少。
 
大战在即?
 
氮化镓并不是一个新鲜产物,它在国外已经推了十几年,国内也早有研究,也是近几年,才开始在消费、工业、汽车领域应用。在2019年9月,OPPO发布的65W 基于SuperVOOC 2.0技术的氮化镓快充,小米虽不是第一个吃螃蟹的手机厂商,但却是小米氮化镓充电器引起了强烈的市场反应。
 
氮化镓的成本还是挺高的,小米149元的售价也创下了行业新低。相比其他快充产品,小米的入局将推动氮化镓的普及。从小米投资氮化镓芯片芯片原厂,到扶持自家电商充电器IDH方案商,再到推广,亲民的价格加速了氮化镓快充渗透到手机、笔记本、平板等电子设备的市场。
 
另外提一点,快充市场目前越来越普及的USB PD(全称是USB-PowerDelivery)快充是目前主流的快充协议之一,基于USB3.1提出的功率传输概念,可用于数据传输和大功率充放电。引入USB PD后,未来PC显示器与主机的连接,使用一根USB PD线,既可用于供电和数据传输。还可以让移动电源为笔记本电脑供电。所以目前市面上支持PD快充的接口全是type-c,但是type-c接口并不全支持PD充电协议。
从2019年开始,就有支持氮化镓USB PD快充的产品,如ANKER、AUKEY、ELIXAGE、绿联、京造、realme、小米等众多品牌,未来氮化镓USB PD快充成为一种趋势的同时,也给芯片协议厂商带来了福音,目前已有赛普拉斯、慧能泰、天钰、英集芯、智融、南芯、优微、伟诠等37家芯片原厂推出了112款可用于USB PD快充充电器的协议芯片,所以他们也是本场赛道的另一大赢家。
 
目前国内外做氮化镓的公司也不少,属于一个蓬勃发展的产业,创新公司层出不穷。
 
包括设计公司:美国 EPC、加拿大 GaNsysterms、美国 Dialog、美国 Navitas、以色列 VisIC Tech、GaN Pi,以及三大射频 skyworks、Qorvo、安华高等。
 
生产环节(包括外延、制造 / 代工、封装):比利时 EPI、台湾嘉晶电子、汉磊、台湾欣邦、台积电、联电、TI、日本松下、韩国三星、美国 IR、安森美、ST、 德国 X-FAB、世界先进、Towerjazz, 日本 DOWA 等。
 
国内有产业链公司:江苏纳维、东莞中镓、华威海芯(海特高新控股子公司)、耐威科技、苏州能讯、三安光电、英诺赛科、江苏华功、江苏能华(海陆重工参股子公司)、苏州晶湛、大连芯冠、苏州捷芯威、聚力成、世纪金光、山东加睿晶欣、捷笠、四川益丰电子等。
 
据中信证券研究报告显示,三安光电、闻泰科技、士兰微、华润微、海特高新、华微电子、扬杰科技等在内的多家公司均已积极布局第三代半导体。预计2025年全球GaN快充市场规模有将达到600多亿元。
 
快充产品已经潜移默化的改变着我们的手机使用体验,成为手机快充标配已成必然。从小米的入局开始,在成本下降的同时,相信接下里的氮化镓快充市场会越来越热闹。
 
一直以来,iPhone的充电速度也是经常被吐槽,即使是在最新的iPhone 11上,速度也并没有那么快。随着2020年氮化镓快充的爆红,苹果也要加入该行列。据供应链消息人士称,苹果也将在2020款的旗舰机型——iPhone12系列的高配版本上,标配上40W的GaN氮化镓充电器(即随机配、而非需要额外购买),对于苹果来说,能摆脱5V1A的标配充电头已经是来之不易的上心了。另一个问题来了,phone12上市能否完全引爆氮化镓快充产业的爆发?
打赏
联系客服 投诉反馈  顶部