中國粉體網訊 2020年7月15日，OPPO發布了全球首款無電解電容設計氮化鎵快充充電器，實現了功率密度的新突破，體積僅有餅干大小，引發了業內人士高度關注。
一、氮化鎵快充時代來臨
在此之前，由雷軍代言的小米65W氮化鎵充電器以及羅永浩代言的倍思65W氮化鎵充電器也早已火遍了整個數碼圈。
氮化鎵(gallium nitride，GaN)是下一代半導體材料，其運行速度比舊式慢速硅(Si)技術加快了二十倍，并且能夠實現高出三倍的功率，用于尖端快速充電器產品時，可以實現遠遠超過現有產品的性能，在尺寸相同的情況下，充電速度提高了三倍。
據充電頭網統計數據顯示，目前已有25家主流電源廠商開辟了氮化鎵快充產品線，推出的氮化鎵快充新品多達數百款。華為、小米、OPPO、魅族、三星、努比亞、魅族、realme、thinkplus等多家知名手機/筆電品牌先后入局。另一份行業數據顯示，在以電商客戶為主的充電器市場，2019年氮化鎵功率器件出貨量約為300萬-400萬顆，隨著手機以及筆記本電腦滲透率進一步提升，2020年將實現5-6倍增長，總體出貨1500-2000萬顆，2021年GaN器件的出貨量有望達到5000萬顆。這也就意味著氮化鎵快充時代的來臨。
二、氮化鎵快充控制芯片設計技術難點
氮化鎵器件因比傳統的硅器件的開關速度更快、通態電阻(RDS-on)低、驅動損耗更小，在小型化電源等需要更高頻率的應用場合中，相較于傳統硅器件具有無可比擬的高轉換效率和低發熱特性。這也成為了氮化鎵替代傳統硅器件的重要原因，并讓氮化鎵成為未來功率器件的主流發展方向。
但是作為一種新型半導體材料器件，因為GaN功率器件驅動電壓范圍很窄，VGS對負壓敏感，器件開啟電壓閾值(VGS-th)低1V~2V左右，極易受干擾而誤開啟。所以相較傳統硅器件而言，驅動氮化鎵的驅動器和控制器需要解決更多的技術問題。
據了解，目前市面上除了少數內置驅動電路的GaN功率器件對外部驅動器要求較低之外，其他大多數GaN功率器件均需要借助外部驅動電路。
沒有內置驅動電路而又要保證氮化鎵器件可靠的工作并發揮出它的優異性能，除了需要對驅動電路的高速性能和驅動功耗做重點優化，還必須讓驅動器精準穩定的輸出驅動電壓，保障器件正確關閉與開啟，同時需要嚴格控制主回路上因開關產生的負壓對GaN器件的影響。
三、氮化鎵快充控制芯片三大主要供貨廠家
據充電頭網了解，目前市面上的氮化鎵快充充電器控制芯片主要有三大供貨廠家：
1、Texas Instruments德州儀器
TI是全球領先的半導體跨國公司，以開發、制造、銷售半導體和計算機技術聞名于世，主要從事創新型數字信號處理與模擬電路方面的研究、制造和銷售。除半導體業務外，還提供包括傳感與控制、教育產品和數字光源處理解決方案。TI總部位于美國德克薩斯州的達拉斯，并在25多個國家設有制造、設計或銷售機構，是世界第一大數字信號處理器(DSP)和模擬電路元件制造商，其模擬和數字信號處理技術在全球具有統治地位。
據了解，采用TI控制器的產品有OPPO 50W餅干氮化鎵充電器、小米65W氮化鎵充電器、AUKEY 27W氮化鎵充電器、Anker氮化鎵超級充、RAVPower 45W氮化鎵充電器等。
2、ON Semiconductor安森美半導體
安森美半導體從1999年從摩托羅拉的半導體部門分拆成立而來，公司致力于推動高能效電子的創新，使客戶能夠減少全球的能源使用。在初創時期，安森美的產品主要是一些標準半導體和分立器件;過去的20年當中，公司大力拓展產品陣容，從傳統的標準半導體、分立器件，拓展到模擬半導體和信號產品、傳感器，以及完整的系統單芯片(SOC)等，為客戶提供全面的高能效聯接、感知、電源管理、模擬、邏輯、時序、分立及定制器件陣容。產品廣泛應用于汽車、通信、計算機、消費電子、工業、醫療、航空等領域。
據了解，采用安森美控制器的產品有thinkplus 65W氮化鎵充電器、貝爾金雙USB-C口68W氮化鎵充電器、魅族65W 2C1A氮化鎵充電器、HYPER JUICE 100W氮化鎵充電器、倍思65W氮化鎵充電器等。
3、MIX-DESiGN美思迪賽半導體
美思迪賽半導體作為唯一上榜的國產氮化鎵快充控制器的廠商，在當前中美貿易戰的大背景下獲得了許多快充廠商的關注。美思迪賽半導體是國內首家掌握氮化鎵控制及驅動技術的公司，并在全球范圍內成為繼美國TI和安森美之后的第三家推出氮化鎵驅動及控制器的公司。值得一提的是，美思迪賽半導體推出的氮化鎵快充控制器相比于安森美NCP1342而言擁有更高的集成度，除了控制器外還集成了柵極驅動電路，從而實現單顆IC即可直接驅動GaN器件，簡化外圍電路。
此外，得益于美思迪賽半導體多年來致力于初級功率器件IC和次級數字多協議IC的系統的同時研發，開發了一套獨特的(Smart-Feedback)數字智能反饋技術，使產品極致精簡的外圍器件下，仍能獲得高性能恒流恒壓輸出特性，簡潔的外圍器件相比于傳統方案，系統成本及生產成本得到有效的降低。
總結
近年來，氮化鎵功率器件開始滲透入手機和筆記本電腦等電子設備的配件市場，市場容量迅速擴大;同時，各大主流電商及電源廠也是摩拳擦掌，出現扎堆發布的氮化鎵充電器的局面，功率涵蓋30W、45W、65W、100W等多個級別，接口涵蓋單C口、雙C口、2C1A、2C2A、3C1A等多種配置，產品類目非常豐富，受到廣大消費者的追捧和喜愛。
可以預見，在接下來的幾年中，氮化鎵快充將迎來發展的巔峰，市場容量異�？捎^。歷史性的風口已經形成，而掌握氮化鎵快充控制技術，并能提供高性價比氮化鎵快充整體方案的芯片廠商，將最有可能成為市場的大贏家。
（中國粉體網編輯整理/山川）
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