随着5G时代的到来，手机的电量要求越来越高，这导致性能更强的手机的电池使用率越来越高，越来越多的手机被游戏和流媒体使用。

手机厂商在尺寸、显示屏幕、拍照性能等方面都做出了巨大的创新。功能和性能提升的同时，功耗也随之增加。每天充电一次的通病很难解决，电池寿命也长期影响用户体验。增加电池容量并不能完全解决续航问题，缩短充电时间成为手机改进的方向之一。

图例：Jefferay Lawton，安森美半导体产品营销经理

iPhone12或取消标配电源适配器？配件厂商的狂欢要来了？

2019年，中国顶尖科技企业小米、OPPO、VIVO等手机厂商开始标配大功率快速充电器，相关的功率器件、主控、驱动、协议芯片、电源管理，甚至无源器件都开始相应提出新的要求。15月1日，苹果发布了新款Apple Watch。从官网显示的信息来看，新款Apple Watch继续标配5米磁吸充电线，但此前随机附赠的XNUMXW电源适配器并未包含在包装盒内。这不禁让人联想到业内传闻——即将发布的新iPhone也将取消标配电源适配器。

苹果产品标配电源适配器的取消，或许会给充电头行业带来巨大的机遇。根据研究公司 Omdia 的数据，苹果 37.7 年上半年 iPhone 11 智能手机全球出货量估计为 2020 万部，比第二大竞争对手多出 26 万部。如果新iPhone取消标配电源适配器，数千万的电源适配器需求将释放给第三方电源适配器厂商。

安森美半导体产品营销经理Jeffrey Lawton表示，快速充电市场正在快速发展，主要由亚洲手机制造商和第三方维修配件市场参与者主导。 2020 年市场规模增长了一倍多。他预计标准手机充电器的功率将增加三倍或四倍，范围从 15W 到 50 或 60W，一些手机设计为支持短时间超过 100W 的充电。 Jeffrey Lawton 表示：“过去，第三方制造商主导了高功率充电器，尤其是提供具有多个 USB 输出的充电器。随着手机制造商发布支持 5G 的手机，我们将看到他们提供更多的高功率充电器。”

据成都硅动力科技有限公司CEO易长根估计，目前国内各大品牌充电器生产企业有数百家，小型生产企业有上千家，其中大部分集中在深圳。覆盖品牌厂商到代工工厂，产业链完整。从需求来看，包括手机、平板电脑、笔记本、小家电在内的消费类产品均使用充电器，市场规模较大。另外，他认为未来充电器产品的接口将向Type C靠拢。Type C是标准化接口，体积较小，可以双向连接。搭载USB PD协议的Type C已在100W商用产品中实现。

成都硅动力科技有限公司CEO易长根认为，由于大功率快充具有诸多优势，市场发展势不可挡。如今的大功率快速充电不仅仅是提供电力。快充产品更合适——不仅要快充，还要智能化。

简单来说，同一个充电器具备给手机、平板、电脑等消费终端充电的能力。例如，连接手机时，手机向充电器发送指令，两端“握手”后，提供合理的功率、电压、电流；同样，在连接平板电脑或笔记本电脑时，也会根据说明提供相应的充电功率。这就相当于一个充电器有多个接口，一个充电器适合不同的终端设备。

注：易长根，成都硅能CEO

从PD快充、转充到协议芯片，快充芯片玩家盘点

大量快充厂商的需求也带动了快充芯片的蓬勃发展。苹果取消标配充电器背后有成本考量，可以说是一个尴尬又明智的选择。整机成本降低的同时，也简化了包装，更加环保。另一方面，也反映出大功率快充成本较高，导致终端产品价格居高不下。成本因素也是进入大功率快充市场的玩家不得不考虑的问题。

目前，已有多家厂商进入大功率快充市场。建博微电子（深圳）有限公司业务经理林成文表示，在保证产品品质的前提下，要想脱颖而出，就要看产品成本。在不同厂商的大功率快充产品中，厂商都尽力在产品的兼容性、灵活性、易用性上下功夫，但最终还是要控制产品的成本，以获得消费者可以接受且有竞争力的价格。 。

图例：林成文，建博微电子（深圳）有限公司业务经理

除了价格之外，产品兼容性也是消费者体验的关键。据介绍，健博微已研发出一款功率高达100W的兼容PD的快充芯片，目前已流片，预计下半年上市。

成都硅动力科技有限公司于2017年创立于美国硅谷圣何塞，2019年100月在中国成都正式成立，创始人均来自美国著名半导体公司。公司专注于芯片研发和销售三个方面：一是定位高端智能电源管理芯片，填补国内空白，完善替代美国高端芯片的目标，打破美国市场垄断，并破解贸易战中的一些受限筹码。其次，定位低功耗电源管理芯片，为各类便携式电子产品提供更高可靠性和超长待机的芯片。第三，定位Type C和PD快充芯片，围绕PD快充设计PWM控制的AC-DC、同步整流SR、XNUMX%占空比DC-DC、PD全兼容协议等一系列PD芯片。

据悉，硅动力已获得众多大客户的认可。例如与小米、倍思的合作正处于样品交付阶段，并已成功进入主流充电终端品牌的供应链。为了扩大产品应用，其子公司伊万微电子为客户提供技术支持和解决方案开发服务。

在手机厂商的广告攻势下，快充的概念已经被广泛认知。在功能手机时代，线性充电芯片可以满足目前800mA至1A的充电需求。 3G/4G时代，线性充电芯片转换效率低、温升的弊端凸显出来。开关充电已逐渐取代线性充电，成为主流。开关充电芯片逐渐从手机扩展到TWS耳机、电子烟、录音笔等消费电子产品。

图例：欧新华，上海欣永电子科技有限公司总经理

据上海芯永电子科技有限公司总经理欧新华介绍，芯道早在2016年就开发出开关充电芯片，效率达到92-95%，是快充的主力电源芯片。在大功率充电趋势的推动下，手机需要更大的充电电流。一部手机往往会使用两到三个开关充电芯片。例如，120W​​充电规格的手机使用了三个开关充电芯片，每个芯片承载40W的功率。 Coreguide还集成了相应产品的充电协议，例如联发科的快充协议PE1.0/2.0和高通的QC2.0。

据介绍，目前的开关充电芯片如果按照充电电流来划分，主流的充电芯片产品仍然是1.5A、2A、3A产品，且充电器厂商大多采用台湾芯片，而大陆供应商在1.5A产品范围内有一定的市场。分享方面，1.5A、2A开关充电芯片已做到1-2美元。

除了深耕电源领域的厂商外，还有从其他领域延伸到快充领域的企业。以南京勤恒微电子的产品为例，它最初是作为USB接口芯片开始的，最后扩展到USB PC协议芯片。协议芯片主要分为充电芯片和受电芯片。该产品的一大特点是单芯片可以集成多种快充协议，实现终端产品的高兼容性。典型产品包括充电端的USB PD多快充协议芯片CH236、受电端的USB PD多快充协议芯片CH224。 ）多协议芯片CH237。秦恒伟表示，受电端的协议芯片可以让原本不支持PD协议的电器设备，如音箱、电动工具等小家电支持快充。同时PD协议适用于无线充电，小尺寸的协议芯片有助于提高终端产品的集成度，例如勤恒微CH246。产品特点支持PD、BC等协议，内置MOS全桥驱动器，无线收发器电路及外围设备简化，从而减少最终产品的BOM。

作为一家成立6年的公司，英集芯2015年至2019年的年复合增长率为151%，在移动电源行业全球市场份额中排名第一，市场份额超过60%。除移动电源芯片外，英集芯的产品涵盖五类：包括电源管理芯片、电池管理芯片、无线充电SOC、PMU和接口芯片。从2015年第一颗量产芯片发布到今天，芯片整体出货量已突破1亿颗。

在近日由中国半导体行业协会集成电路设计分会、芯原微电子（上海）有限公司主办的“第十届松山湖中国集成电路创新高峰论坛”上，英集芯科技有限公司市场总监彭峰介绍了其IP10大功率快充芯片。

图例：彭峰，英集芯科技有限公司营销总监

彭峰表示，IP5388是全球集成度最高的BUCK/BOOST快充芯片，内置升降压控制器/功率MOS/MCU/TypeC PD PHY等，适用于各大手机品牌最新大功率快充协议。可广泛应用于大功率移动电源、高密度GaN充电器、超级快充等领域。

据介绍，IP5388的整个BOM外围非常精简，除了一些电阻和电容之外，只有一些路径的隔离开关。同时内置多种快充协议。由于内置 MCU，可以实现无缝迭代升级。同时，它还支持一些个性化的扩展。例如，有些客户会为了自己的个性化需求而开发自己的功能。彭峰表示，中国大陆量产的双向BUCK/BOOST快充芯片不超过三种，英集芯就是其中之一。快充协议芯片供应商有Cypress、惠能泰、天宇、英集芯、智融、南芯、有微、维全等厂商。英集芯快充协议IC国内排名第一，并与小米、OPPO、三星Vivo等多家手机品牌充电器合作。彭峰表示，希望再用一年时间，就能成为世界第一。

设计快充芯片离不开周边的分立器件。安森美半导体产品营销经理Jefferay Lawton介绍，安森美半导体提供高功率快速充电的所有主要集成组件，包括功率因数校正（PFC）控制器、脉宽调制（PWM）控制器、同步整流驱动器、USB PD充电控制器、光耦合器和 MOSFET。其最新解决方案包括NCP1622 PFC控制器、NCP1342准谐振反激控制器、NCP1568有源钳位反激控制器、FUSB3307 USB PD 3.0充电控制器和NCP4306同步整流驱动器。安森美半导体也是为数不多的为适配器设计提供从二极管到复杂谐振 PWM 控制器等各种产品的供应商之一。

技术趋势：PD协议会统一世界吗？

从技术角度来看，当终端产品升级时，芯片供应商和制造商要做的就是减去芯片、减少外设，以便终端客户更好、更快地将芯片集成到终端中。充电器相关元器件，包括整流器、驱动器、MOS等，也将随着大功率快充的普及而不断迭代。易长根认为，消费类充电器100W、120W已经足够大，可以满足笔记本电脑和小家电的功率需求，追求更高功率没有意义。

当被问及大功率快充是否会经历山寨手机的发展轨迹时，易长根表示，山寨手机作为一个完整的产品，有成熟的解决方案。一种解决方案可以通过更换外壳并贴上不同品牌来出售。有公版公模方案，产品同质化明显，下游厂商更多扮演组装角色。

不同的是，大功率快充需要厂商具备芯片和产品研发能力，需要多年的技术沉淀。即使使用相同的部件，不同产品的质量差异仍然存在。可见目前规格也是20W功能，不同产品价格跨度较大。因此，大功率快充厂商采取的产品策略也不尽相同，无法与山寨手机相比。

安森美半导体产品营销经理Jefferay Lawton认为，大功率充电的开发可能会遇到一些技术挑战。主要是有效管理功率转换和提高功率密度的能力。目前的充电器功率可能在 15W 左右，跳到 45W 或 100W 意味着提供 3 到 7 倍的功率。消费者不希望看到自己的充电器尺寸增大7倍！能够提高能源效率和功率密度意味着它们能够在不增加充电器尺寸的情况下提供更高的功率水平，从而获得最大收益。这可以通过更高的开关频率和更高集成度的更节能的电源转换拓扑（例如高频准谐振反激式和有源钳位反激式）来实现。他表示，安森美半导体是该市场领域唯一一家提供两种拓扑的半导体公司。

此外，大功率快充行业快充协议多种多样，包括USB-PD、高通QC、OPPO VOOC、国内顶尖科技企业的SCP/FCP、联发科PE等。过去苹果把手机电流提升到1A，平板电流提升到2.4A，三星把电流提升到2A，都是5V供电。后来高通QC 2.0和QC 3.0高压充电与OPPO的VOOC大电流充电展开竞争。然而VOOC需要专用线缆，成本较高。由于高通没有开放标准，三星自主研发了自适应快充（AFC），国内顶尖科技企业则自主研发了快充协议（FCP）和超级充电（SCP）。后三种协议AFC、FCP、SCP是在安森美半导体的帮助下研发的，均覆盖传统的标准A型和Micro-B型接口。

其中USB PD（全称USB-Power Delivery）是目前主流的快充协议之一，可用于数据传输和大功率充放电。大多数快充产品都兼容该协议。支持PD的接口主要是TypeC，但并不是所有TypeC接口都支持PD充电协议。 USB PD协议不仅用于手机充电，还可以用于移动电源为笔记本电脑供电；连接 PC 显示器和主机。

那么，USB PD会统一快充标准吗？

安森美半导体产品营销经理 Jefferay Lawton 认为答案是肯定的。随着 USB PD 在 USB-C 连接器上实现标准化，它提供了一个融合的开放标准，不仅可以为手机、笔记本电脑和平板电脑提供高压充电。 OEM制造商仍然可以通过PD通信协议栈中的供应商定义消息（VDM）来实现产品差异化。高通、苹果、三星纷纷加入，正趋同USB PD的潮流。

不过，OPPO、小米和 Vivo 仍在推动其专有标准，时间会证明他们是否也遵守 USB-C/USB-PD 合规性并采用带 VDM 的 USB PD。安森美半导体通过 PD 可编程电源 (PPS) 产品为 USB PD 3.0 的这一趋势做出贡献，这些产品针对不同的功率级别和功能进行了优化，以服务于前面提到的整个快速充电范围。

成本太贵，GaN快充什么时候普及？

随着芯片厂商技术的逐渐成熟、制造能力的提升以及价格的降低等，GaN功率器件面向消费用户的大门再次打开。智能终端设备的需求是GaN（氮化镓）功率器件普及的主要因素。

目前，销售GaN（氮化镓）大功率充电的手机不在少数。 GaN具有比传统硅（Si）半导体材料更好的特性，已被用于制造晶体管、放大器、二极管和其他元件，特别是在功率器件领域，GaN使得充电器尺寸更小、效率更高。

GaN的带隙是硅的3倍，击穿场强是硅的10倍，饱和电子迁移速度是硅的3倍，热导率是硅的2倍。这些性能改进带来的优势是，GaN比硅更适合高功率和高频功率器件，同时尺寸更小，功率密度更高。 GaN器件在同一晶圆下具有极高的开关速度和较小的通态电阻，能够在更高的开关频率下实现更高的效率和更快的充电。

GaN技术的引入为大功率快充市场注入了催化剂，加快了更新迭代速度，彻底激活了沉寂了近十年的消费电源市场。

据统计，在以电商客户为主的充电器市场，2019年GaN功率器件出货量约为3-4万片。增长6倍，总出货量15-20万片，预计50年GaN器件出货量将达到2021万片。

GaN快充当然可以减小体积。建博微电子（深圳）有限公司业务经理林成文认为，目前充电器的尺寸并不是消费者购买快充产品的决定因素，但价格更受关注。林成文表示，GaN材料在大功率快充领域并不是必然选择，价格降低才能真正打开市场格局。预计主流大功率快充的价格最终将降至100元以内。

然而，GaN功率器件价格昂贵，GaN FET是大功率快充解决方案中最昂贵的组件，占成本的15%至25%。林成文表示，GaN等MOSFET可以提高高功率密度充电器所需的更好的能效和更高的开关频率。随着大功率充电器成为常态，我们将看到GaN功率器件的价格下降。目前，预计 GaN 不会完全取代 Si MOSFET，因为仍有低成本手机和其他产品需要更低成本的盒式充电器配件。此外，还有许多其他低功耗应用不需要 GaN 的性能。

目前，GaN功率器件主要供应商有5家：Innosec、Nano Micro Semiconductor、PI。随着GaN快充逐渐成为主流，PI率先推出PowiGaN技术，并开发了基于PowiGaN技术的3个系列芯片产品，包括InnoSwitch6-CP、EP、Pro、MX和LYTSwitch-XNUMX，完善了功率芯片家族。

Navitas的GaN功率IC和PI一样受到市场的青睐。据不完全统计，Navitas GaN Fast功率IC已广泛应用于OPPO 50W饼干GaN快充和RAVPOWER 65W 1A1C GaN快充中。设备、小米65W USB PDGaN充电器、SlimQ 65WGaN USB PD快速充电器1A1C、Anker PowerCore Fusion PD超极充电器、RAVPower 45W GaN PD充电器、倍思65WGaN充电器、ROxANNE 66W GaN USB PD双口快速充电器等。其中，倍思120月份首次推出的2W、1C6127A氮化镓（GaN）+碳化硅（SiC）充电器也采用了纳微NVXNUMX芯片。

Innosec是唯一一家上榜的国内硅基氮化镓厂商。目前拥有珠海、苏州两个8英寸硅基氮化镓芯片研发生产基地，产品线覆盖40V-650V全系列氮化镓芯片。目前Innosec INN650D02应用于魅族、拉普、洛克等65W快充产品。

除了以上三家供应商外，中国顶尖科技企业小米、三星、OPPO、苹果等公司均在GaN技术上积累了丰富的经验，势必在这条路上走得更远。GaN快充市场容量预计将快速扩大。第三方电源适配器厂商纷纷入局，使得该领域呈现竞争态势。未来是寡头垄断，还是百花齐放；是手机厂商主导，还是电商和电源适配器厂商引领，我们拭目以待。

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