沖擊1億出貨量！小米、蘋果帶火的GaN快充芯片產(chǎn)業(yè)鏈，哪些公司在快速崛起

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2022-03-17 07:26:52 5

市場上不斷傳來利好快充市場的消息：1月27日，蘋果最新2021年*季度財報顯示，在 iPhone 12 強勁需求帶動下，第1季iPhone 營收年增17%、達(dá)到656億美元歷史新高，iPad 第1季營收猛增40%，Mac營收改寫歷年12月紀(jì)錄，蘋果今年上半年已經(jīng)對供應(yīng)鏈?zhǔn)謾C下單超9000萬部。蘋果分析師郭明琪對媒體表示，蘋果很可能在今年發(fā)布新款iPhone、Macbook的時候，推出2-3款新型氮化鎵充電器，直接成為氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈騰飛的成長引擎。

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IDC預(yù)計， 2021年5G智能手機有巨大的增長機會，并預(yù)測市場將從2020年的約2億部翻倍至5億部。小米、Vivo、華為相繼推出配置5G旗艦手機的氮化鎵充電器。今年，在新冠疫情得到?jīng)]有*控制的情況下，在家上學(xué)、在線辦公刺激了筆記本電腦市場的增長，能滿足更快、更高效、更輕便的筆電充電的氮化鎵充電器需求開始起飛。

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今年，氮化鎵充電器市場是否迎來了發(fā)展的拐點？20W、65W、100W氮化鎵充電器已經(jīng)紛紛面世，哪些功率的產(chǎn)品會成為市場的主流？氮化鎵芯片廠商如何助力終端廠商的快充產(chǎn)品上線？氮化鎵快充生態(tài)鏈進展如何？記者結(jié)合消費者最新體驗，采訪了納微半導(dǎo)體銷售總監(jiān)李文輝、英諾賽科市場總監(jiān)周已、產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)理鄒艷波，氮矽科技銷售經(jīng)理伍昕，他們帶來對業(yè)界最新的市場趨勢洞察和技術(shù)方案分析。

氮化鎵充電器市場何時迎來拐點？

2018年，納微半導(dǎo)體*將氮化鎵（GaN）快充推向市場，2020年業(yè)界同仁看到移動設(shè)備市場巨大，市場上已經(jīng)有100多種GaNFast充電器投入量產(chǎn)，氮化鎵技術(shù)已進入到電動汽車，5G，數(shù)據(jù)中心和太陽能等高功率市場。

今年1月26日，納微（Navitas）半導(dǎo)體正式宣布，其芯片出貨量創(chuàng)下最新紀(jì)錄，已向市場成功交付超過1300萬顆氮化鎵（GaN）功率IC，實現(xiàn)產(chǎn)品零故障，反應(yīng)了全球移動消費電子市場正加速采用氮化鎵芯片，實現(xiàn)移動設(shè)備和相關(guān)設(shè)備的快速充電。

來自中國珠海的英諾賽科，作為全球硅基氮化鎵功率芯片的三大供應(yīng)商之一，去年氮化鎵芯片出貨量400萬顆，英諾賽科銷售總監(jiān)周已在接受電子發(fā)燒友采訪時表示，今年公司在氮化鎵芯片的出貨量預(yù)計會有10倍的增長。他更是樂觀的估計，去年全球氮化鎵出貨量接近1500萬顆，今年預(yù)估會出貨量1億顆以上。

隨著消費者對生活的品質(zhì)要求越來越高，充電器市場正在面臨著一系列的挑戰(zhàn)，例如：消費者希望充電器的功率越來越大，實現(xiàn)更快的充電速度，然而同時，消費者又希望充電器小巧玲瓏，且價格不希望超出太多，這給廠家和設(shè)計者帶來不少的難題，諸如效率，溫度，EMI，輸出接口協(xié)議兼容等難題。

作為第三代半導(dǎo)體的核心材料之一，GaN其主要有三個特性——開關(guān)頻率高、禁帶寬度大、更低的導(dǎo)通電阻。其運行速度比舊式傳統(tǒng)硅（Si）技術(shù)能快了一百倍，用于*快速充電器產(chǎn)品時，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有產(chǎn)品的性能，在尺寸相同的情況下，輸出功率提高了三倍。

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圖：納微半導(dǎo)體銷售總監(jiān)李文輝

氮化鎵充電器目前在市場推廣領(lǐng)域有兩大難點，納微半導(dǎo)體銷售總監(jiān)李文輝表示：首先，GaN快充是一個新型充電器，市場的接受需要一定的培育期；其次，氮化鎵充電器價格是傳統(tǒng)充電器的1倍以上，價格下探是推廣氮化鎵充電器的重要前提。2018年，45W的GaN充電器價格是60美元，到去年小米的65W GaN充電器已經(jīng)到了149元（23美元），甚至第三方品牌做到99元，我們目標(biāo)是2022年底，GaN充電器和硅充電器的價格差不多。價格到合理區(qū)間后，相信市場拐點就會到來。

英諾賽科公司的銷售總監(jiān)周已則更加樂觀一些，他認(rèn)為一年左右可以看到市場的拐點，GaN充電器價格上接近硅充電器，拐點就會到來。英諾賽科在去年已經(jīng)量產(chǎn)氮化鎵功率IC*代產(chǎn)品INN650D 02，第二代產(chǎn)品預(yù)計今年上半年會推出，性能有了進一步提升，同時，一片wafer可以制造更多的器件，實現(xiàn)成本降低和產(chǎn)能的提升，這些都是對市場出貨量的有利保證。

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圖：氮矽科技銷售經(jīng)理伍陸軍

氮矽科技銷售經(jīng)理伍陸軍對記者表示，GaN充電器預(yù)計兩年時間會迎來是市場拐點，到2023年，氮化鎵芯片不僅在充電器上普及，在電源適配器、照明電源、TV電源等都會普及。

65W氮化鎵充電器成為市場主流，成本和通用性是兩大關(guān)鍵因素

根據(jù)電子發(fā)燒友調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2020年已經(jīng)有10家手機廠商推出了18款氮化鎵快充。OPPO、realme、小米、努比亞、三星、聯(lián)想、中興都進入氮化鎵快充市場，氮化鎵快充在手機品牌和第三方品牌的推動下，20W-120W氮化鎵快充產(chǎn)品多達(dá)數(shù)百款，款式相當(dāng)豐富。除此之外，筆記本電腦廠商也殺入了氮化鎵快充市場，尤其是65W和以上大功率，代表品牌有聯(lián)想、華碩、戴爾、小米。

日前，納微半導(dǎo)體銷售總監(jiān)李文輝對記者表示：“去年下半年開始，GaN充電器開始大批量上市，我們基本上每個月都有2-3款定制充電器產(chǎn)品訂單，第三方品牌代表的后端市場逐步起量。60W-100W規(guī)格的氮化鎵充電器逐漸成為市場主流。”

65W成為主流氮化鎵充電器配置，李文輝分析是兩大原因帶動。首先，小米和OPPO、華為都先后推出65W的氮化鎵充電器上市，這*都有市場的應(yīng)用；其次，筆記本電腦的適配器一般功率要求是65W，大部分新型筆電采用USB-C口，氮化鎵充電器采用兩口和三口設(shè)計，兼顧USB-A口，可以帶來更多移動終端充電。

談到快充市場的變革，英諾賽科銷售總監(jiān)周已指出，USB PD和Type-C會給充電器帶來變革，去年筆記本電腦已經(jīng)普及Type-C和USB PD快充，特別是去年下半年電動工具、小家電廠商也開始選用USB PD快充。各大手機廠商、電腦廠商開始向這個標(biāo)準(zhǔn)靠攏。此外，5G手機耗電量大增，主流手機配置的電池容量普遍達(dá)到4000毫安以上，65W氮化鎵充電器可以實現(xiàn)45分鐘充滿，10分鐘充電可以達(dá)到20%-30%，解決充電焦慮問題。

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圖：英諾賽科產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)理鄒艷波

英諾賽科產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)理鄒艷波分析說，65W能成為主流配置，主要是因為客戶和消費者對高性價比產(chǎn)品的需求帶動的。盡管100W到200W氮化鎵快充在效能上大幅度提升，但所需電路板增加會導(dǎo)致體積增大，價格太高，主要用于游戲筆記本充電，目前需求不會有太大提升。

根據(jù)*電網(wǎng)的強制要求，功率在75W以上的開關(guān)電源強制要求加入PFC電路以提高功率因數(shù)，修在負(fù)載特性。大功率氮化鎵充電器必須增加PFC電路，BOM成本會出現(xiàn)明顯上升，而市場上的消費者追求高性價比的產(chǎn)品，65W可以適應(yīng)對手機和筆電的通用充電，充電器的成本控制在合理區(qū)間，有利于消費者從硅充電器向新一代氮化鎵充電器的轉(zhuǎn)換。

英諾賽科的氮化鎵芯片已經(jīng)應(yīng)用在100W單C快充、100W多口快充、65W單C超薄快充、150W LED電源，雙通道激光雷達(dá)等多種類型的產(chǎn)品。

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圖：采用英諾賽科芯片的100W多口快充Demo

在今年CES2021線上展會，配備2個納微GaNFast功率IC（NV6127）的Omega充電器獲得創(chuàng)新大獎，這是全球最小的200W氮化鎵充電器，體積比傳統(tǒng)充電器小多達(dá)66%。在兼容性上和蘋果、三星、華為、高通，OPPO，Vivo等主流大廠全部兼容。

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圖：采用納微功率芯片的200W迷你充電器

氮矽科技銷售經(jīng)理伍陸軍給記者介紹他們在65W的快充產(chǎn)品應(yīng)用系列，包括65W迷你PD快充，65W 1A1C氮化鎵快充、65W 2C1A氮化鎵快充。其中65W迷你單C和1C1A 為全國產(chǎn)版，包括控制IC，同步整流，協(xié)議IC全部采用國產(chǎn)IC。此外，在大功率120W領(lǐng)域，氮矽經(jīng)過幾個月的應(yīng)用研究，成功解決了業(yè)界PFC+LLC 拓?fù)浼軜?gòu)氮化鎵快充的電路互擾難題，推出了120W 2C1A氮化鎵快充方案。

在嗶哩嗶哩上，我們看到一位消費者的反饋：

一位綽號“壹玖伍柒”的媒體人，他說小米11的發(fā)布會上，他對小米的手機沒有過多的關(guān)注，反而是小米65W氮化鎵充電器，給他留下深刻印象，發(fā)布會一結(jié)束，他就去官網(wǎng)上訂購了這款氮化鎵充電器。

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他說傳統(tǒng)充電器的使用痛點是體積大，專款專用，攜帶不方便。他自己有多個終端設(shè)備，特別希望在自己出差的時候只帶一個充電器就可以實現(xiàn)給多個設(shè)備充電。小米65W氮化鎵充電器體積只是傳統(tǒng)硅充電器的三分之一，他測試了小米的單口氮化鎵充電器，對充電效能總體滿意，此外，他還測試過市面上其他家的雙口氮化鎵充電器，發(fā)現(xiàn)在同時充電的時候，USB A會斷流，Type-C口的正常使用。兩者之間會互相影響。此外，他還嘗試用65W氮化鎵充電器給蘋果Macbook Pro充電，上網(wǎng)、看視頻和剪輯視頻完全沒有問題。

氮化鎵芯片缺貨嗎？生態(tài)鏈形成助力充電器市場沖量

GaN 電源市場滲透率逐步提升，各家廠商積極布局。盡管與 328 億硅電源市場相比，GaN 電源市場還比較小，但是根據(jù) Yole 預(yù)測，2021-2023 年GaN 市場增速55%，2023 年 GaN 電源市場將達(dá)到 4.2 億美元。目前市場上來自愛爾蘭的Navitas納微半導(dǎo)體、美國的Power Integrations和中國的英諾賽科是基于氮化鎵芯片的快速充電解決方案的全球前三名的供應(yīng)商。

去年最后一個季度，半導(dǎo)體芯片缺貨潮開始興起，進入到2021年，芯片業(yè)的缺貨潮似乎還沒有緩解的跡象，MCU、藍(lán)牙芯片、TWS耳機NOR Flash芯片、汽車芯片缺貨在全球蔓延。據(jù)業(yè)內(nèi)人士表明，8英寸廠產(chǎn)能不足將延續(xù)到今年上半年結(jié)束，芯片廠商要從根本上解決產(chǎn)能問題，只能將8英寸代工訂單遷移到12英寸生產(chǎn)。一位臺灣分析師認(rèn)為，今年上半年全球8英寸產(chǎn)能問題不會好轉(zhuǎn)，對于下游的芯片廠商而言，能從晶圓廠拿到多少產(chǎn)能將直接影響公司業(yè)績。

“今年很多晶圓廠*，產(chǎn)能緊張。特別是今年氮化鎵充電器大批量上市，氮化鎵功率芯片的供貨如何？” 納微半導(dǎo)體銷售總監(jiān)李文輝回復(fù)記者，“Navitas推出的GaNFast氮化鎵芯片采用專線，Navitas是臺積電GaN產(chǎn)線上的最大客戶，我們一直都有長期供貨的合作，交貨時間與去年都保持在相同的區(qū)間，小米、OPPO都是正常供貨，消費者都可以通過正規(guī)渠道買到使用納微氮化鎵功率芯片的充電器。”

行業(yè)專家指出，氮化鎵快充產(chǎn)品主要包括兩塊核心部件，一是電源管理IC芯片，另一塊是功率分立器件。拆解圖中，我們看到充電器里面主要四部分組成：氮化鎵功率器件、協(xié)議芯片和主控芯片、同步整流芯片，還有電路和電容。納微半導(dǎo)體銷售總監(jiān)李文輝指出，氮化鎵功率芯片、協(xié)議芯片廠商、同步整流芯片廠商加上主控制器廠商的通力合作，才能推動整個GaN充電器市場的迅速成長。以一個2A2C的65W氮化鎵充電器來說，搭配1-2顆功率IC+主控芯片（安森美/芯源）+四顆賽普拉斯/智融的協(xié)議芯片，所以整個產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)發(fā)展，才能保證氮化鎵充電器市場的供貨和良性循環(huán)。

未來氮化鎵芯片要實現(xiàn)高速發(fā)展，產(chǎn)能保證是一個重要前提。英諾賽科銷售總監(jiān)周已認(rèn)為，中國芯片企業(yè)只有采用IDM模式，實現(xiàn)芯片設(shè)計和制造一體化，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈控制，才能解決真正的產(chǎn)能問題。

2018年，英諾賽科珠海8寸晶圓廠的產(chǎn)能達(dá)到月產(chǎn)4000片。從2018年起，英諾賽科規(guī)劃布局更大規(guī)模的晶圓廠，2020年9月19日，英諾賽科蘇州第三代半導(dǎo)體基地舉行設(shè)備搬入儀式，預(yù)計滿產(chǎn)后將實現(xiàn)月產(chǎn)8英寸硅基氮化鎵晶圓65000片。公司產(chǎn)品線覆蓋30V-650V的全系列氮化鎵芯片，產(chǎn)品將為5G移動通信、數(shù)據(jù)中心、新能源汽車、無人駕駛、手機快充等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展提供核心電子元器件。

英諾賽科的快速發(fā)展，也帶動了國產(chǎn)氮化鎵芯片和外圍芯片的鏈條打通，在一款英諾賽科20W GaN充電器拆解中，我們發(fā)現(xiàn)協(xié)議芯片來自慧能泰，控制芯片來自南芯半導(dǎo)體，隨著國內(nèi)廠商不斷進入，國產(chǎn)氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈已逐步形成，可以在保證質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)大規(guī)模供貨。周已透露，英諾賽科的合作伙伴中已經(jīng)量產(chǎn)氮化鎵充電器有40多家，未來2年，低壓氮化鎵產(chǎn)品會逐漸上量，除了充電器以外，氮化鎵芯片產(chǎn)品還拓展應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，人工智能數(shù)據(jù)中心和激光雷達(dá)領(lǐng)域。

目前，國內(nèi)GaN基本上都是低功率，主要有兩方面原因：一方面是GaN制造工藝門檻很高，技術(shù)還不是很成熟；另外一方面電源管理IC也要重新設(shè)計，不能照搬此前的方案，國內(nèi)初創(chuàng)公司有不少涉及，但目前誰能真正突破，還有待市場觀察。GaN由于采用異質(zhì)外延材料，在設(shè)計及制造工藝上都有極大挑戰(zhàn)，全球范圍內(nèi)成熟的可量產(chǎn)的GaN產(chǎn)線十分有限。

GaN充電器的成本是傳統(tǒng)充電器的兩倍，但是它正在以每年20%-30%的速度下降，相信隨著蘋果、華為、小米等更多手機廠商宣布標(biāo)配氮化鎵充電器，市場會迎來新的發(fā)展契機，有設(shè)計實力、技術(shù)實力和GaN產(chǎn)能的廠商，將有能力在這個競爭激烈的市場，占據(jù)有利的位置。

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