Dobre wieści dla rynku szybkiego ładowania stale napływają na rynek: 27 stycznia najnowszy raport finansowy Apple za pierwszy kwartał 2021 r. pokazał, że napędzany silnym popytem na iPhone'a 12, przychody z iPhone'a w pierwszym kwartale wzrosły o 17% rok do roku, osiągając rekordowy poziom 65.6 mld USD. Przychody z iPada w pierwszym kwartale wzrosły o 40%. Przychody z komputerów Mac poprawiły poprzednie grudniowe rekordy. Apple złożyło zamówienia na ponad 90 milionów telefonów komórkowych z łańcucha dostaw w pierwszej połowie tego roku. Analityk Apple, Ming-Chi Kuo, powiedział mediom, że Apple prawdopodobnie wprowadzi na rynek 2-3 nowe ładowarki z azotku galu, gdy w tym roku wypuści nowe iPhone'y i MacBooki, co bezpośrednio stanie się motorem napędowym wzrostu dla łańcucha przemysłowego azotku galu.

IDC przewiduje, że w 2021 roku smartfony 5G będą miały ogromne możliwości wzrostu i że rynek podwoi się z około 200 milionów sztuk w 2020 roku do 500 milionów sztuk. Xiaomi, Vivo i Huawei sukcesywnie wprowadzały na rynek ładowarki z azotku galu do flagowych telefonów komórkowych 5G. W tym roku, mimo że epidemia COVID-19 nie została w pełni opanowana, edukacja domowa i praca online stymulowały wzrost rynku laptopów, a popyt na ładowarki z azotku galu, które umożliwiają szybsze, wydajniejsze i lżejsze ładowanie laptopów, zaczął gwałtownie rosnąć.

Czy w tym roku rynek ładowarek z azotku galu osiągnął punkt zwrotny w swoim rozwoju? Ładowarki z azotku galu o mocy 20 W, 65 W i 100 W były wprowadzane na rynek jedna po drugiej. Które produkty energetyczne staną się głównym nurtem na rynku? W jaki sposób producenci układów scalonych z azotku galu pomagają producentom terminali wprowadzać na rynek produkty do szybkiego ładowania? Jak rozwija się ekologiczny łańcuch szybkiego ładowania z azotku galu? W oparciu o najnowsze doświadczenia konsumentów, reporter przeprowadził wywiady z Li Wenhui, dyrektorem ds. sprzedaży Nanos Semiconductor, Zhou Wei, dyrektorem ds. marketingu Innosec, Zou Yanbo, menedżerem ds. aplikacji produktów, oraz Wu Xin, menedżerem ds. sprzedaży technologii nitrokrzemowych. Podzielili się oni spostrzeżeniami na temat najnowszych trendów rynkowych i analizą rozwiązań technicznych w branży.

Kiedy rynek ładowarek opartych na azotku galu osiągnie punkt zwrotny?

W 2018 roku firma Nanovi Semiconductor po raz pierwszy wprowadziła na rynek technologię szybkiego ładowania opartą na azotku galu (GaN). W 2020 roku przedstawiciele branży zauważyli ogromny potencjał rynku urządzeń mobilnych. Do masowej produkcji trafiło ponad 100 ładowarek GaNFast. Technologia GaN weszła na rynki o dużej mocy, takie jak pojazdy elektryczne, 5G, centra danych i energia słoneczna.

26 stycznia tego roku firma Navitas Semiconductor oficjalnie ogłosiła, że ​​jej dostawy chipów ustanowiły nowy rekord. Firma z powodzeniem wprowadziła na rynek ponad 13 milionów układów scalonych mocy z azotku galu (GaN), osiągając zero usterek. Świadczy to o przyspieszeniu wdrażania chipów z azotku galu na globalnym rynku elektroniki użytkowej, co pozwala na szybkie ładowanie urządzeń mobilnych i powiązanego sprzętu.

Firma Innosec z Zhuhai w Chinach jest jednym z trzech największych na świecie dostawców układów scalonych z azotku galu na bazie krzemu. W ubiegłym roku dostarczyła 4 miliony układów z azotku galu. Dyrektor ds. sprzedaży Innosec, Zhou Wei, powiedział w wywiadzie dla entuzjastów elektroniki, że spodziewany jest dziesięciokrotny wzrost dostaw układów z azotku galu w tym roku. Optymistycznie oszacował nawet, że w ubiegłym roku globalna sprzedaż układów z azotku galu wyniosła blisko 15 milionów sztuk, a w tym roku szacuje się, że przekroczy ona 100 milionów sztuk.

Wraz ze wzrostem wymagań konsumentów dotyczących jakości życia, rynek ładowarek staje przed szeregiem wyzwań. Na przykład, konsumenci oczekują, że ładowarki będą mocniejsze i będą oferować szybsze ładowanie. Jednocześnie jednak oczekują, że ładowarki będą małe i eleganckie, a ich cena nie będzie zbyt wygórowana. Przysparza to producentom i projektantom wielu problemów, takich jak wydajność, temperatura, zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), kompatybilność protokołów interfejsu wyjściowego i inne.

GaN, jeden z podstawowych materiałów półprzewodników trzeciej generacji, charakteryzuje się trzema głównymi cechami – wysoką częstotliwością przełączania, szeroką przerwą energetyczną i niższą rezystancją w stanie przewodzenia. Działa sto razy szybciej niż starsza, tradycyjna technologia krzemowa (Si), a w najnowocześniejszych produktach do szybkich ładowarek może osiągnąć wydajność znacznie przewyższającą istniejące produkty i potroić moc wyjściową przy zachowaniu tej samej wielkości.

Zdjęcie: Li Wenhui, dyrektor sprzedaży Navitas Semiconductor

Ładowarki z azotkiem galu napotykają obecnie na dwa główne problemy w zakresie promocji rynkowej. Li Wenhui, dyrektor sprzedaży Navitas Semiconductor, powiedział: Po pierwsze, szybkie ładowanie GaN to nowy rodzaj ładowarki, a akceptacja rynkowa wymaga pewnego okresu dojrzewania; po drugie, cena ładowarek z azotkiem galu jest ponad dwukrotnie wyższa niż tradycyjnych ładowarek, a obniżki cen są ważnym warunkiem wstępnym promocji ładowarek z azotkiem galu. W 2018 roku cena ładowarki 45 W GaN wynosiła 60 USD. Do ubiegłego roku cena ładowarki 65 W GaN firmy Xiaomi osiągnęła 149 juanów (23 USD), a nawet ceny marek zewnętrznych osiągnęły 99 juanów. Naszym celem jest, aby do końca 2022 roku ceny ładowarek GaN i krzemowych były zbliżone. Wierzę, że po osiągnięciu rozsądnego poziomu cen nastąpi punkt zwrotny na rynku.

Zhou Ji, dyrektor sprzedaży w Innosec, jest bardziej optymistyczny. Wierzy, że punkt zwrotny na rynku nastąpi za około rok. Cena ładowarek GaN jest zbliżona do cen ładowarek krzemowych, a punkt zwrotny nadejdzie. W zeszłym roku Innosec masowo wyprodukował układ scalony mocy INN650D 02 z azotku galu pierwszej generacji. Produkt drugiej generacji ma zostać wprowadzony na rynek w pierwszej połowie tego roku. Jego wydajność została jeszcze bardziej ulepszona. Jednocześnie, z jednego wafla można wyprodukować więcej urządzeń, co obniża koszty i zwiększa moce produkcyjne. Wszystkie te czynniki gwarantują korzystne dostawy na rynek.

Zdjęcie: Wu Junjun, kierownik ds. sprzedaży technologii nitrokrzemowych

Wu Junjun, kierownik ds. sprzedaży w firmie Nitrogen Silicon Technology, powiedział dziennikarzom, że ładowarki GaN mają osiągnąć punkt zwrotny na rynku w ciągu dwóch lat. Do 2023 roku chipy z azotku galu będą popularne nie tylko w ładowarkach, ale także w zasilaczach, zasilaczach oświetleniowych, zasilaczach do telewizorów itp.

Ładowarki z azotku galu o mocy 65 W stały się powszechne na rynku, a kluczowymi czynnikami są cena i wszechstronność

Według danych z ankiety przeprowadzonej wśród entuzjastów elektroniki, 10 producentów telefonów komórkowych wprowadziło w 2020 roku na rynek 18 modeli z funkcją szybkiego ładowania za pomocą azotku galu. Na rynek szybkiego ładowania za pomocą azotku galu weszły OPPO, realme, Xiaomi, Nubia, Samsung, Lenovo i ZTE. Dzięki markom telefonów komórkowych i innym producentom, rynek szybkiego ładowania za pomocą azotku galu obejmuje setki modeli o mocy 20–120 W i zróżnicowanych wzorach. Na rynek szybkiego ładowania za pomocą azotku galu weszli również producenci notebooków, zwłaszcza modele o mocy 65 W i większej. Reprezentatywne marki to Lenovo, Asus, Dell i Xiaomi.

Li Wenhui, dyrektor ds. sprzedaży w Navitas Semiconductor, powiedział niedawno dziennikarzom: „Od drugiej połowy ubiegłego roku ładowarki GaN zaczęły pojawiać się na rynku w dużych ilościach. Miesięcznie otrzymujemy zamówienia na 2-3 spersonalizowane ładowarki, a rynek wtórny reprezentowany przez marki zewnętrzne stopniowo rośnie. Ładowarki z azotku galu o parametrach 60–100 W stopniowo stają się głównym nurtem rynku”.

Ładowarki o mocy 65 W stały się popularną konfiguracją. Li Wenhui analizuje, że wynika to z dwóch głównych powodów. Po pierwsze, Xiaomi, OPPO i Huawei sukcesywnie wprowadzają na rynek ładowarki o mocy 65 W z azotku galu, co znajduje zastosowanie na rynku. Po drugie, ogólne zapotrzebowanie na moc zasilaczy do laptopów wynosi 65 W, a większość nowych laptopów korzysta z portów USB-C. Ładowarki z azotku galu wykorzystują konstrukcje dwu- i trzyportowe, uwzględniając port USB-A, co pozwala na ładowanie większej liczby urządzeń mobilnych.

Mówiąc o zmianach na rynku szybkiego ładowania, dyrektor sprzedaży Innosec, Zhou, zauważył, że USB PD i USB typu C przyniosą zmiany w ładowarkach. W zeszłym roku szybkie ładowanie USB typu C i USB PD zyskało popularność w notebookach. Szczególnie w drugiej połowie ubiegłego roku producenci elektronarzędzi i drobnego sprzętu AGD również zaczęli stosować szybkie ładowanie USB PD. Duzi producenci telefonów komórkowych i komputerów zaczęli zbliżać się do tego standardu. Ponadto, zużycie energii telefonów komórkowych 5G znacznie wzrosło. Pojemność baterii popularnych telefonów komórkowych zazwyczaj przekracza 4,000 mAh. Ładowarka z azotku galu o mocy 65 W pozwala na pełne naładowanie w 45 minut i osiągnięcie poziomu 20-30% w 10 minut, rozwiązując problem stresu związanego z ładowaniem.

Zdjęcie: Zou Yanbo, menedżer ds. aplikacji produktów Innosec

Zou Yanbo, menedżer ds. aplikacji produktowych w firmie Innosec, przeanalizował, że konfiguracja 65 W może stać się powszechnie dostępna, głównie ze względu na zapotrzebowanie klientów i konsumentów na produkty ekonomiczne. Chociaż wydajność szybkiego ładowania z azotku galu o mocy od 100 W do 200 W została znacznie poprawiona, wzrost liczby wymaganych płytek drukowanych doprowadzi do wzrostu rozmiarów i zbyt wysokiej ceny. Technologia ta jest wykorzystywana głównie do ładowania laptopów gamingowych, a obecne zapotrzebowanie na nią nie wzrośnie znacząco.

Zgodnie z obowiązującymi wymogami Państwowej Sieci Energetycznej, zasilacze impulsowe o mocy powyżej 75 W muszą być wyposażone w układ PFC w celu poprawy współczynnika mocy i charakterystyki obciążenia. Ładowarki dużej mocy z azotkiem galu muszą być wyposażone w układy PFC, co znacznie zwiększy koszt zestawienia materiałów (BOM). Jednak konsumenci na rynku poszukują produktów ekonomicznych. Ładowarka o mocy 65 W może być dostosowana do uniwersalnego ładowania telefonów komórkowych i laptopów. Koszt ładowarki jest utrzymywany w rozsądnym zakresie, co sprzyja przechodzeniu konsumentów z ładowarek krzemowych na ładowarki nowej generacji z azotkiem galu.

Chipy azotku galu firmy Innosec zostały wykorzystane w szybkim ładowaniu pojedynczym C o mocy 100 W, szybkim ładowaniu wieloportowym 100 W, ultracienkim szybkim ładowaniu pojedynczym C o mocy 65 W, zasilaczach LED 150 W, dwukanałowym lidarze i innych typach produktów.

Zdjęcie: Demonstracja szybkiego ładowania wieloportowego o mocy 100 W z wykorzystaniem układu Innosec

Podczas tegorocznych targów CES2021, ładowarka Omega wyposażona w dwa układy scalone NanoVis GaNFast (NV6127) zdobyła nagrodę za innowacyjność. Jest to najmniejsza na świecie ładowarka z azotku galu o mocy 200 W i jest nawet o 66% mniejsza niż tradycyjne ładowarki. Pod względem kompatybilności jest kompatybilna ze wszystkimi głównymi producentami, takimi jak Apple, Samsung, Huawei, Qualcomm, OPPO i Vivo.

Rysunek: Miniaturowa ładowarka 200 W wykorzystująca nanomikro chip mocy

Wu Junjun, kierownik ds. sprzedaży w firmie Nitrogen Silicon Technology, przedstawił dziennikarzom serię produktów do szybkiego ładowania o mocy 65 W, w tym szybkie ładowanie mini PD 65 W, szybkie ładowanie 1A1C z azotkiem galu 65 W oraz szybkie ładowanie 2C1A z azotkiem galu 65 W. Wśród nich, miniaturowe modele 65 W z pojedynczym kondensatorem C i 1C1A są produkowane w kraju i zawierają układy scalone sterujące, układ prostowania synchronicznego i układ protokołu, wszystkie produkowane w kraju. Ponadto, w obszarze układów o dużej mocy 120 W, firma Nitrous Silicon, po kilku miesiącach badań aplikacyjnych, z powodzeniem rozwiązała problem interferencji obwodów w topologii PFC+LLC z azotkiem galu i wprowadziła na rynek rozwiązanie do szybkiego ładowania 2C1A z azotkiem galu o mocy 120 W.

Na stronie Bilibili zobaczyliśmy opinię jednego z konsumentów:

Przedstawiciel mediów o pseudonimie „Yijiu Wuqi” powiedział, że na konferencji prasowej Xiaomi 11 nie zwracał zbytniej uwagi na telefony komórkowe Xiaomi. Zamiast tego był pod ogromnym wrażeniem 65-watowej ładowarki Xiaomi z azotku galu. Zaraz po zakończeniu konferencji prasowej udał się na oficjalną stronę internetową, aby zamówić tę ładowarkę z azotku galu.

Powiedział, że wadami tradycyjnych ładowarek są ich duże rozmiary, dedykowane rozwiązania i niewygoda w noszeniu. Posiada wiele urządzeń końcowych i szczególnie liczy na możliwość ładowania wielu urządzeń za pomocą jednej ładowarki podczas podróży służbowej. Ładowarka Xiaomi z azotku galu o mocy 65 W ma zaledwie jedną trzecią rozmiaru tradycyjnej ładowarki silikonowej. Przetestował jednoportową ładowarkę Xiaomi z azotku galu i był ogólnie zadowolony z wydajności ładowania. Ponadto przetestował również inne dwuportowe ładowarki z azotku galu dostępne na rynku i stwierdził, że podczas jednoczesnego ładowania port USB A odcinał prąd, a port Type-C mógł być używany normalnie. Oba porty wpływają na siebie nawzajem. Ponadto próbował również użyć ładowarki z azotku galu o mocy 65 W do ładowania Apple MacBook Pro i nie było żadnych problemów z surfowaniem po Internecie, oglądaniem i edycją filmów.

Czy chipy z azotku galu są niedostępne? Powstanie ekologicznego łańcucha zwiększa dynamikę rynku ładowarek

Wskaźnik penetracji rynku zasilaczy GaN stopniowo rośnie, a różni producenci aktywnie go wdrażają. Chociaż rynek zasilaczy GaN jest wciąż stosunkowo niewielki w porównaniu z 32.8-miliardowym rynkiem zasilaczy krzemowych, Yole przewiduje, że rynek GaN wzrośnie o 55% w latach 2021-2023, a jego wartość osiągnie 420 milionów dolarów w 2023 roku. Obecnie na rynku działają Navitas z Irlandii, Power Integrations ze Stanów Zjednoczonych i Innosec z Chin – trzej najwięksi światowi dostawcy rozwiązań szybkiego ładowania opartych na układach scalonych z azotku galu.

W ostatnim kwartale ubiegłego roku niedobory układów scalonych półprzewodnikowych zaczęły rosnąć. Wchodząc w 2021 r., niedobory w branży układów scalonych wydają się nie wykazywać oznak ustępowania. Niedobory mikrokontrolerów, układów Bluetooth, układów NOR Flash do zestawów słuchawkowych TWS i układów scalonych samochodowych rozprzestrzeniają się na całym świecie. Według insiderów branżowych niewystarczające moce produkcyjne fabryk 8-calowych będą się utrzymywać do końca pierwszej połowy tego roku. Aby zasadniczo rozwiązać problem mocy produkcyjnych, producenci układów scalonych mogą jedynie migrować zamówienia z odlewni 8-calowych do produkcji 12-calowych. Tajwański analityk uważa, że ​​globalny problem mocy produkcyjnych 8-calowych nie poprawi się w pierwszej połowie tego roku. Dla producentów układów scalonych z downstreamu to, ile mocy produkcyjnych mogą uzyskać z fabryk płytek, będzie miało bezpośredni wpływ na wyniki firmy.

„Wiele fabryk płytek półprzewodnikowych podniosło w tym roku ceny, a ich moce produkcyjne są ograniczone. Szczególnie w tym roku ładowarki z azotku galu są dostępne na rynku w dużych ilościach. Jak wygląda podaż układów scalonych z azotku galu?” Li Wenhui, dyrektor sprzedaży Navitas Semiconductor, odpowiedział dziennikarzom: „Układ GaNFast z azotku galu, wprowadzony na rynek przez Navitas, wykorzystuje dedykowane linie produkcyjne. Navitas jest największym klientem linii produkcyjnej GaN w TSMC. Zawsze mieliśmy długoterminową współpracę w zakresie dostaw, a czas dostawy utrzymuje się na tym samym poziomie co w zeszłym roku. Xiaomi i OPPO dostarczają produkty normalnie, a konsumenci mogą kupować ładowarki wykorzystujące nanoukłady z azotku galu za pośrednictwem standardowych kanałów dystrybucji”.

Eksperci branżowi zwrócili uwagę, że produkty szybkiego ładowania z azotku galu składają się głównie z dwóch głównych komponentów: układu scalonego zarządzania energią (IC) i dyskretnego elementu zasilania (IC). Na schemacie demontażu widać, że ładowarka składa się z czterech głównych części: układu zasilania z azotku galu, układu protokołu i głównego układu sterowania, układu prostownika synchronicznego oraz obwodów i kondensatorów. Li Wenhui, dyrektor ds. sprzedaży w Navitas Semiconductor, zauważył, że tylko współpraca układów zasilania z azotku galu, producentów układów protokołu, producentów układów prostownika synchronicznego i producentów głównych kontrolerów może promować szybki rozwój całego rynku ładowarek GaN. Na przykład ładowarka z azotku galu 2A2C o mocy 65 W jest wyposażona w 1-2 układy scalone zasilania + główne układy sterowania (ON Semiconductor/Xinyuan) + cztery układy protokołu Cypress/Zhirong. Dlatego skoordynowany rozwój całego łańcucha przemysłowego może zapewnić dostawy i prawidłowy cykl na rynku ładowarek z azotku galu.

Aby w przyszłości osiągnąć szybki rozwój układów scalonych z azotku galu, zapewnienie zdolności produkcyjnych jest istotnym warunkiem wstępnym. Zhou Yi, dyrektor sprzedaży w Innosec, uważa, że ​​tylko wdrożenie modelu IDM w celu integracji projektowania i produkcji układów scalonych oraz osiągnięcie pełnej kontroli nad łańcuchem dostaw w chińskich firmach produkujących układy scalone może rozwiązać rzeczywiste problemy z wydajnością produkcji.

W 2018 roku zdolność produkcyjna fabryki płytek 8-calowych Innosec w Zhuhai osiągnęła 4,000 płytek miesięcznie. Począwszy od 2018 roku, Innosec planuje budowę większej fabryki płytek. 19 września 2020 roku w Suzhou, w zakładzie produkcyjnym trzeciej generacji Innosec, odbyła się ceremonia przekazania sprzętu. Po zakończeniu produkcji, firma spodziewa się osiągnąć miesięczną produkcję 65 000 8-calowych płytek krzemowych z azotku galu. Oferta firmy obejmuje pełną gamę chipów z azotku galu o napięciu od 30 V do 650 V. Produkty te będą stanowić kluczowe komponenty elektroniczne dla niezależnej innowacji i rozwoju strategicznych, wschodzących branż, takich jak komunikacja mobilna 5G, centra danych, pojazdy zasilane nowymi źródłami energii, autonomiczne pojazdy i szybkie ładowanie telefonów komórkowych.

Szybki rozwój firmy Innosec doprowadził również do otwarcia łańcucha krajowych układów scalonych z azotku galu i układów peryferyjnych. Podczas demontażu ładowarki Innosec 20 W GaN odkryliśmy, że układ protokołu pochodzi od Huinengtai, a układ sterujący od Nanxin Semiconductor. Dzięki ciągłemu napływowi krajowych producentów, krajowy łańcuch dostaw azotku galu stopniowo się ukształtował, co pozwala na zapewnienie dostaw na dużą skalę przy jednoczesnym zapewnieniu jakości. Zhou ujawnił, że ponad 40 partnerów Innosec masowo produkuje ładowarki z azotku galu. W ciągu najbliższych dwóch lat liczba produktów niskonapięciowych z azotku galu będzie stopniowo rosła. Oprócz ładowarek, produkty z układami scalonymi z azotku galu rozszerzyły również swoje zastosowania w przemyśle, centrach danych sztucznej inteligencji i obszarach lidarowych.

Obecnie krajowy GaN charakteryzuje się zasadniczo niskim poborem mocy, głównie z dwóch powodów: z jednej strony, próg procesu produkcyjnego GaN jest bardzo wysoki, a technologia nie jest jeszcze w pełni rozwinięta; z drugiej strony, układ scalony zarządzania energią również wymaga przeprojektowania, a poprzednich rozwiązań nie da się skopiować. W ten proces zaangażowanych jest wiele krajowych start-upów, ale to, kto naprawdę może się przebić, dopiero okaże się na rynku. GaN wykorzystuje materiały heteroepitaksjalne, co stwarza ogromne wyzwania w procesach projektowania i produkcji. Na świecie istnieje bardzo niewiele dojrzałych, masowo produkowanych linii produkcyjnych GaN.

Koszt ładowarek GaN jest dwukrotnie wyższy niż tradycyjnych, ale spada w tempie 20-30% rocznie. Wierzę, że wraz z wprowadzeniem na rynek standardowych ładowarek z azotku galu przez coraz większą liczbę producentów telefonów komórkowych, takich jak Apple, Huawei i Xiaomi, rynek otworzy nowe możliwości rozwoju. Producenci dysponujący potencjałem projektowym, technicznym i możliwościami produkcyjnymi w zakresie GaN będą mogli zająć korzystną pozycję na tym niezwykle konkurencyjnym rynku.

Uwaga: Niniejszy artykuł został przedrukowany z Internetu i służy ochronie praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przy przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia artykułu.

Numer telefonu firmy: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Menedżer Li

QQ: 332496225 Menedżer Qiu

Adres: Pokój 809, Budynek C, Budynek Technologii Zhantao, nr 1079 Minzhi Avenue, Nowa Dzielnica Longhua, Shenzhen