對快充市場而言利好消息不斷：1月27日，蘋果公司發布2021財年第一季財報，受iPhone 12強勁需求的推動，iPhone第一季營收同比增長17%，創下65.6億美元的歷史新高；iPad第一季營收飆升40%；Mac營收也刷新了此前12月份的紀錄。蘋果今年上半年已向供應鏈下單超過9,000萬支手機。蘋果分析師郭明錤向媒體透露，蘋果今年發表新款iPhone和MacBook時，可能推出2-3款氮化鎵充電器，這將直接成為氮化鎵產業鏈起飛的驅動力。

IDC預測，2021年5G智慧型手機市場將迎來巨大的成長機遇，市場規模將從2020年的約2億部翻一番，達到5億部。小米、vivo和華為已相繼推出適用於5G旗艦手機的氮化鎵充電器。今年，儘管新冠疫情尚未完全控制，但居家學習和線上辦公室刺激了筆記型電腦市場的成長，對能夠滿足更快、更有效率、更輕的筆記型電腦充電需求的氮化鎵充電器的需求開始激增。

今年，氮化鎵充電器市場是否迎來了發展轉折點？ 20W、65W、100W的氮化鎵充電器相繼上市，哪些功率產品將成為市場主流？氮化鎵晶片廠商如何協助終端廠商推出快充產品？氮化鎵快充生態鏈的發展現況如何？基於最新的消費者體驗，記者採訪了Nanos Semiconductor銷售總監李文輝、Innosec市場總監週偉、產品應用經理鄒彥博以及Nitrosilicon Technology銷售經理吳鑫，他們帶來了對最新市場趨勢和技術解決方案的獨到見解。

氮化鎵充電器市場何時會迎來拐點？

2018年，奈米維半導體首次將氮化鎵（GaN）快速充電技術推向市場。 2020年，業界同業意識到行動裝置市場的巨大潛力，超過100款GaN快速充電器已實現量產並推出市場。 GaN技術也已進入電動車、5G、資料中心和太陽能等高功率市場。

今年1月26日，納維達半導體正式宣布其晶片出貨量創下新紀錄。該公司已成功向市場交付超過1300萬顆氮化鎵（GaN）功率IC，實現了零產品故障率，這反映出全球行動消費性電子市場正在加速採用氮化鎵晶片，以實現行動裝置及相關設備的快速充電。

中國珠海的英諾賽克（Innosec）是全球三大矽基氮化鎵功率晶片供應商之一。去年，該公司氮化鎵晶片出貨量達4萬顆。英諾賽克銷售總監週偉在接受電子愛好者採訪時表示，預計今年公司氮化鎵晶片出貨量將成長10倍。他甚至樂觀地估計​​，去年全球氮化鎵晶片出貨量接近15萬顆，而今年預計將超過100億顆。

隨著消費者對生活品質的要求越來越高，充電器市場面臨一系列挑戰。例如，消費者希望充電器功率更大、充電速度更快；但同時，他們也希望充電器小巧精緻，價格又不能過高。這為製造商和設計人員帶來了許多難題，例如效率、溫度、電磁幹擾、輸出介面協定相容性等。

作為第三代半導體的核心材料之一，氮化鎵（GaN）具有三大特性：高開關頻率、寬頻隙和低導通電阻。它的運行速度比傳統的矽（Si）技術快百倍，應用於尖端快充產品時，其性能遠超現有產品，且在相同尺寸下輸出功率可提升三倍。

圖：李文輝，Navitas Semiconductor銷售總監

目前氮化鎵充電器在市場推廣方面面臨兩大難題。納維達半導體銷售總監李文輝表示：首先，氮化鎵快充是一種新型充電器，市場接受度需要一定的培育期；其次，氮化鎵充電器的價格是傳統充電器的兩倍以上，降價是推廣氮化鎵充電器的重要前提。 2018年，45W氮化鎵充電器的價格為60美元。到去年，小米的65W氮化鎵充電器價格已降至149元（約23美元），甚至一些第三方品牌也達到了99元。我們的目標是到2022年底，氮化鎵充電器和矽基充電器的價格能夠趨於一致。我相信，價格達到合理區間後，市場轉機就會到來。

英諾賽克銷售總監週驥則較為樂觀。他認為市場轉折點將在一年左右到來。氮化鎵充電器的價格將接近矽充電器，轉折點即將到來。英諾賽克去年已量產第一代氮化鎵功率IC產品INN650D 02，第二代產品預計今年上半年上市，其性能將進一步提升。同時，單片晶圓可製造更多裝置，從而降低成本並提高產能。這些都是有利於市場出貨的因素。

圖：Nitrosilicon Technology銷售經理吳俊俊

氮矽科技銷售經理吳俊俊告訴記者，氮化鎵充電器預計將在兩年內迎來市場轉折點。 2023年，氮化鎵晶片不僅會在充電器中廣泛應用，還會應用於電源轉接器、照明電源、電視電源等領域。

65W氮化鎵充電器已成為市場主流，其成本和多功能性是兩個關鍵因素。

根據電子愛好者調查數據，2020年已有10家手機廠商推出了18款氮化鎵快充機型。 OPPO、realme、小米、努比亞、三星、聯想和中興等品牌都已進軍氮化鎵快充市場。在手機品牌和第三方品牌的推動下，氮化鎵快充市場湧現出數百款功率在20W至120W之間、風格多樣的產品。此外，筆記型電腦廠商也紛紛進軍氮化鎵快充市場，尤其是65W以上的高功率產品。聯想、華碩、戴爾和小米等品牌均有代表作。

近日，納維達半導體銷售總監李文輝告訴記者：「從去年下半年開始，氮化鎵充電器開始批量上市。我們基本每個月都能接到2-3個定制充電器產品的訂單，以第三方品牌為代表的後端市場也在逐步擴大。60W-100W規格的氮化鎵盤已逐漸成為市場充電器已逐漸成為市場規格」。

65W已成為氮化鎵充電器的主流配置。李文輝分析認為，這主要受兩方面因素驅動。首先，小米、OPPO和華為相繼推出65W氮化鎵充電器，這波浪潮具有市場應用價值；其次，筆記型電腦適配器的普遍功率需求為65W，且大多數新款筆記型電腦都採用USB-C介面。氮化鎵充電器採用雙口或三口設計，同時保留USB-A接口，可為更多行動終端提供充電支援。

談到快充市場的變化，Innosec銷售總監周先生指出，USB PD和Type-C將為充電器帶來變革。去年，Type-C和USB PD快充在筆記型電腦領域迅速普及。尤其在去年下半年，電動工具和小型電廠商也開始採用USB PD快充。主流手機廠商和電腦廠商也開始逐步向這個標準靠攏。此外，5G手機的耗電量顯著增加，主流手機的電池容量普遍超過4,000mAh。 65W氮化鎵充電器可在45分鐘內充滿電，10分鐘即可充至20%-30%，有效緩解用戶的充電焦慮。

圖：Innosec產品應用經理鄒彥波

英諾賽克產品應用經理鄒彥博分析認為，65W配置之所以能成為主流，主要是因為顧客和消費者對高性價比產品的需求。雖然100W至200W氮化鎵快充的性能已大幅提升，但所需電路板數量的增加會導致體積增加，價格也過高。目前這類產品主要用於遊戲筆記型電腦充電，需求成長空間有限。

根據國家電網的強制性要求，功率超過75W的開關電源必須加裝功率因數校正（PFC）電路，以提高功率因數並改善負載特性。高功率氮化鎵充電器必須加裝PFC電路，這將顯著增加物料清單（BOM）成本。然而，市場上的消費者追求的是性價比高的產品。 65W的功率足以滿足手機和筆記型電腦的通用充電需求，且充電器成本控制在合理範圍內，有利於消費者從矽基充電器過渡到新一代氮化鎵充電器。

Innosec 的氮化鎵晶片已用於 100W 單 C 快充、100W 多口快充、65W 單 C 超薄快充、150W LED 電源、雙通道雷射雷達等產品。

圖：採用Innosec晶片的100W多埠快充演示

在今年的CES 2021線上展會上，搭載兩顆NanoVis GaNFast功率晶片（NV6127）的Omega充電器榮獲創新獎。它是目前全球最小的200W氮化鎵充電器，比傳統充電器體積縮小高達66%。在相容性方面，它相容於蘋果、三星、華為、高通、OPPO和vivo等所有主流廠商的手機。

圖：採用奈米微型功率晶片的200W迷你充電器

氮矽科技銷售經理吳俊俊向記者介紹了公司65W快充產品應用系列，包括65W mini PD快充、65W 1A1C氮化鎵快充和65W 2C1A氮化鎵快充。其中，65W mini單C及1C1A版本均為國產版本，包括控制IC、同步整流IC及協定IC等均為國產晶片。此外，在高功率120W領域，經過數月的應用研究，氮矽科技成功解決了業界PFC+LLC拓樸氮化鎵快充的電路幹擾問題，並推出了120W 2C1A氮化鎵快充解決方案。

我們在嗶哩嗶哩上看到了一位消費者的回饋：

一位網名為「一九五奇」的媒體人透露，在小米11發表會上，他並沒有過度關注小米手機本身，而是被小米的65W氮化鎵充電器深深吸引。發表會結束後，他立刻前往小米官網下單購買了這款氮化鎵充電器。

他表示，傳統充電器的痛點在於體積大、專用且攜帶不便。他擁有多台終端設備，尤其希望出差時能同時用充電器為多台設備充電。小米的65W氮化鎵充電器體積僅為傳統矽基充電器的三分之一。他測試了小米的單口氮化鎵充電器，對充電性能整體滿意。此外，他也測試了市面上其他雙口氮化鎵充電器，發現同時充電時，USB-A介面會斷電，而Type-C介面可以正常使用，兩者會相互影響。另外，他也嘗試用這款65W氮化鎵充電器為蘋果MacBook Pro充電，上網、看影片、剪輯影片等操作都沒有問題。

氮化鎵晶片缺貨了嗎？生態鏈的形成提振了充電器市場的發展動能。

氮化鎵（GaN）電源市場滲透率正逐步提高，各廠商都在積極部署。儘管與規模達32.8億美元的矽電源市場相比，GaN電源市場仍相對較小，但Yole預測，2021年至2023年GaN市場將成長55%，到2023年GaN電源市場規模將達到420億美元。目前，全球三大基於氮化鎵晶片的快速充電解決方案供應商分別是愛爾蘭的Navitas、美國的Power Integrations和中國的Innosec。

去年第四季度，半導體晶片短缺問題開始加劇。進入2021年，晶片產業的短缺似乎沒有緩解的跡象。 MCU、藍牙晶片、TWS耳機NOR快閃晶片以及汽車晶片的短缺問題正在全球蔓延。據業內人士透露，8吋晶圓廠產能不足的情況將持續到今年上半年末。要從根本解決產能問題，晶片廠商只能將8吋晶圓代工訂單轉移到12吋晶圓生產。一位台灣分析師認為，全球8吋晶圓產能問題在今年上半年不會有所改善。對下游晶片廠商而言，他們能從晶圓廠獲得多少產能將直接影響公司的表現。

「今年很多晶圓廠都提高了價格，產能也比較緊張。尤其是今年氮化鎵充電器大量湧入市場，氮化鎵功率晶片的供應情況如何？」納維達半導體銷售總監李文輝回應記者說：「納維達推出的GaNFast氮化鎵晶片採用專為專著用生產線。

業界專家指出，氮化鎵快充產品主要包含兩大核心組件：電源管理IC晶片和功率分立元件。從拆解圖中可以看出，充電器由四大部分組成：氮化鎵功率元件、協定晶片、主控晶片、同步整流晶片以及電路和電容。納維達半導體銷售總監李文輝指出，只有氮化鎵功率晶片、協議晶片、同步整流晶片和主控晶片廠商通力合作，才能推動整個氮化鎵充電器市場的快速發展。例如，一款2A2C 65W氮化鎵充電器就配備了1-2顆功率IC晶片+主控晶片（安森美半導體/鑫源）+4顆賽普拉斯/智榮協定晶片。因此，整個產業鏈的協同發展才能保障氮化鎵充電器市場的供需平衡與良性循環。

未來要實現氮化鎵晶片的快速發展，保障產能是重要前提。英諾克銷售總監周毅認為，只有採用IDM模式，整合晶片設計與製造，實現全產業鏈管控，中國晶片企業才能真正解決產能問題。

2018年，英諾賽克珠海8吋晶圓廠的月產能達到4,000片。自2018年起，英諾賽克便計劃興建一座更大規模的晶圓廠。 2020年9月19日，英諾克位於蘇州的第三代半導體基地舉行了設備搬遷儀式。基地全面投產後，預計月產能可達6.5萬片8吋矽基氮化鎵晶圓。該公司產品線涵蓋30V至650V的全系列氮化鎵晶片，將為5G行動通訊、資料中心、新能源汽車、自動駕駛、手機快充等戰略性新興產業的自主創新和發展提供核心電子元件。

Innosec的快速發展也帶動了國內氮化鎵晶片及週邊晶片產業鏈的開放。在拆解一台Innosec 20W氮化鎵充電器時，我們發現協定晶片來自匯能泰，控制晶片來自南鑫半導體。隨著國內廠商的不斷加入，國內氮化鎵產業鏈逐漸形成，能夠在確保品質的前提下實現大規模供應。周先生透露，Innosec已有超過40家合作夥伴實現了氮化鎵充電器的量產。未來兩年，低壓氮化鎵產品的產量將逐步提升。除了充電器之外，氮化鎵晶片產品在工業、人工智慧資料中心和雷射雷達等領域的應用也日益廣泛。

目前，國內GaN裝置主要集中在低功率領域，主要原因有二：一是GaN製造工藝門檻高，技術尚不成熟；二是電源管理IC也需要重新設計，以往的方案無法直接複製。國內有不少新創公司涉足這一領域，但究竟誰能真正取得突破，還有待市場觀察。 GaN採用異質外延材料，對設計和製造過程提出了極高的挑戰。目前全球成熟的量產GaN生產線非常有限。

氮化鎵充電器的成本是傳統充電器的兩倍，但以每年20%-30%的速度下降。我相信，隨著蘋果、華為、小米等更多手機廠商宣布採用標準氮化鎵充電器，市場將迎來新的發展機會。擁有設計實力、技術實力和氮化鎵產能的廠商將能夠在競爭激烈的市場中佔據有利地位。

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