隨著5G時代的到來，手機的電量要求越來越高，這導致性能更強的手機的電池使用率越來越高，越來越多的手機被遊戲和串流媒體使用。

手機廠商在尺寸、顯示器、拍照性能等方面都做出了巨大的創新。功能和效能提升的同時，功耗也隨之增加。每天充電一次的通病很難解決，電池壽命也長期影響使用者體驗。增加電池容量並不能完全解決續航問題，縮短充電時間成為手機改進的方向之一。

圖例：Jefferay Lawton，安森美半導體產品行銷經理

iPhone12或取消標配電源轉接器？配件廠商的狂歡要來了？

2019年，國內頂尖科技企業小米、OPPO、VIVO等手機廠商紛紛開始對高功率快速充電器進行標準化，相關的功率元件、主控、驅動、協定晶片、電源管理，甚至被動元件也開始相應提出。新的要求。 15月1日，蘋果發表了新款Apple Watch。從官網顯示的資訊來看，新款 Apple Watch 繼續標配 5 公尺磁吸充電線，不過先前附贈的 XNUMXW 電源轉接器並未包含在包裝盒內。想起業界的傳言－即將推出的新款iPhone也將取消標配電源轉接器。

蘋果產品標配電源轉接器的取消，或許會為充電頭產業帶來巨大的機會。根據研究公司 Omdia 的數據，蘋果 37.7 年上半年 iPhone 11 智慧型手機全球出貨量估計為 2020 萬部，比第二大競爭對手多出 26 萬部。如果新iPhone取消標配電源轉接器，數千萬的電源轉接器需求將釋放給第三方電源轉接器廠商。

安森美半導體產品行銷經理Jeffrey Lawton表示，快速充電市場正在迅速發展，主要由亞洲手機製造商和第三方維修配件市場參與者主導。 2020 年市場規模成長了一倍以上 他預計標準手機充電器的功率將增加三倍或四倍，範圍從 15W 到 50 或 60W，一些手機設計為支援短時間超過 100W 的充電。 Jeffrey Lawton 表示：「過去，第三方製造商主導了高功率充電器，尤其是提供具有多個USB 輸出的充電器。隨著手機製造商發布支援5G 的手機，我們將看到他們提供更多的高功率充電器。

根據成都矽動力科技有限公司CEO易長根估計，目前國內各大品牌的充電器生產企業有數百家，小型生產企業有上千家，其中大部分集中在深圳。覆蓋品牌廠商到代工工廠，產業鏈完整。從需求來看，包括手機、平板電腦、筆記型電腦、小家電在內的消費性產品均使用充電器，市場規模較大。另外，他認為未來充電器產品的介面將向Type C靠攏。搭載USB PD協定的Type C已在100W商用產品中實現。

成都矽動力科技有限公司CEO易長根認為，由於高功率快充具有諸多優勢，市場發展勢不可擋。如今的大功率快速充電不僅僅是提供電力。快充產品更合適－不僅要快充，還要智慧化。

簡單來說，同一個充電器具備為手機、平板、電腦等消費性終端充電的能力。例如，連接手機時，手機向充電器發送指令，兩端「握手」後，提供合理的功率、電壓、電流；同樣，在連接平板電腦或筆記型電腦時，也會根據說明提供相應的充電功率。這就相當於一個充電器有多個接口，一個充電器適合不同的終端設備。

註：易長根，成都矽動力CEO

從PD快充、轉充到協定晶片，快充晶片玩家盤點

大量快充廠商的需求也帶動了快充晶片的蓬勃發展。蘋果取消標配充電器背後有成本考量，可以說是尷尬又明智的選擇。整機成本降低的同時，也簡化了包裝，也更環保。另一方面，也反映出高功率快充成本較高，導致終端產品價格居高不下。成本因素也是進入高功率快充市場的業者不得不考慮的問題。

目前，已有多家廠商進入高功率快充市場。建博微電子（深圳）有限公司業務經理林成文表示，在確保產品品質的前提下，要脫穎而出，就要看產品成本。在不同廠商的高功率快充產品中，廠商都盡力在產品的兼容性、靈活性、易用性上下功夫，但最終還是要控制產品的成本，以獲得消費者可以接受且有競爭力的價格。

圖例：林成文，建博微電子（深圳）有限公司業務經理

除了價格之外，產品相容性也是消費者體驗的關鍵。據介紹，健博微已研發出一款功率高達100W的兼容PD的快充晶片，目前已流片，預計下半年上市。

成都矽動力科技有限公司於2017年創立於美國矽谷聖荷西，2019年100月在中國成都正式成立，創辦人皆來自美國著名半導體公司。公司專注於晶片研發和銷售三個面向：一是定位高階智慧電源管理晶片，填補國內空白，完善替代美國高階晶片的目標，打破美國市場壟斷，並破解貿易戰中的一些限制性籌碼。其次，定位低功耗電源管理晶片，為各類便攜式電子產品提供更高可靠性和超長待機的晶片。第三，定位Type C和PD快充晶片，圍繞PD快充設計PWM控制的AC-DC、同步整流SR、XNUMX%佔空比DC-DC、PD全相容協定等一系列PD晶片。

據悉，矽動力已獲得許多大客戶的認可。例如與小米、倍思的合作正處於樣品交付階段，並已成功進入主流充電終端品牌的供應鏈。為了擴大產品應用，其子公司伊凡微電子為客戶提供技術支援和解決方案開發服務。

在手機廠商的廣告攻勢下，快充的概念已經被廣泛認知。在功能手機時代，線性充電晶片可滿足目前800mA至1A的充電需求。 3G/4G時代，線性充電晶片轉換效率低、溫升的弊端凸顯出來。開關充電已逐漸取代線性充電，成為主流。開關充電晶片逐漸從手機擴展到TWS耳機、電子煙、錄音筆等消費性電子產品。

圖說：歐新華，上海欣永電子科技有限公司總經理

根據上海芯永電子科技有限公司總經理歐新華介紹，芯道早在2016年就開發出開關充電晶片，效率達92-95%，是快充的主力電源晶片。在大功率充電趨勢的推動下，手機需要更大的充電電流。一部手機往往會使用兩到三個開關充電晶片。例如，120W​​充電規格的手機使用了三個開關充電晶片，每個晶片承載40W的功率。 Coreguide還整合了相應產品的充電協議，例如聯發科的快充協議PE1.0/2.0和高通的QC2.0。

據介紹，目前的開關充電晶片如果按照充電電流來劃分，主流的充電晶片產品仍然是1.5A、2A、3A產品，且充電器廠商大多採用台灣晶片，而大陸供應商在1.5A產品範圍內有一定的市場。分享方面，1.5A、2A開關充電晶片已做到1-2美元。

除了深耕電源領域的廠商外，還有從其他領域延伸到快充領域的企業。以南京勤恆微電子的產品為例，它最初是作為USB介面晶片開始的，最後擴展到USB PC協定晶片。協定晶片主要分為充電晶片和受電晶片。該產品的一大特點是單晶片可以整合多種快充協議，實現終端產品的高相容性。典型產品包括充電端的USB PD多快充協定晶片CH236、受電端的USB PD多快充協定晶片CH224。 ）多協定晶片CH237。秦恆偉表示，受電端的協議晶片可以讓原本不支援PD協定的電器設備，如音箱、電動工具等小家電支援快充。同時PD協定適用於無線充電，小尺寸的協定晶片有助於提高終端產品的整合度，例如勤恆微CH246。產品特性支援PD、BC等協議，內建MOS全橋驅動器，無線收發器電路及週邊設備簡化，進而減少最終產品的BOM。

作為一家成立6年的公司，英集芯2015年至2019年的年複合成長率為151%，在行動電源產業全球市佔率中排名第一，市佔率超過60%。除行動電源晶片外，英集芯的產品涵蓋五類：包括電源管理晶片、電池管理晶片、無線充電SOC、PMU和介面晶片。從2015年第一顆量產晶片發佈到今天，晶片整體出貨量已突破1億顆。

在近日由中國半導體產業協會積體電路設計分會、芯原微電子（上海）有限公司主辦的「第十屆松山湖中國積體電路創新高峰論壇」上，英集芯科技有限公司市場總監彭峰介紹了其IP10大功率快充晶片。

圖說：彭峰，英集芯科技有限公司行銷總監

彭峰表示，IP5388是全球整合度最高的BUCK/BOOST快充晶片，內建升降壓控制器/功率MOS/MCU/TypeC PD PHY等，適用於各大手機品牌最新高功率快充協定。可廣泛應用於高功率行動電源、高密度GaN充電器、超快充等領域。

據介紹，IP5388的整個BOM外圍非常精簡，除了一些電阻和電容之外，只有一些路徑的隔離開關。同時內建多種快充協議。由於內建 MCU，可以實現無縫迭代升級。同時，它也支援一些個人化的擴充。例如，有些客戶會為了自己的個人化需求而開發自己的功能。彭峰表示，中國大陸量產的雙向BUCK/BOOST快充晶片不超過三種，英集芯就是其中之一。快充協議晶片供應商有Cypress、惠能泰、天宇、英集芯、智融、南芯、有微、維全等廠商。英集芯快充協議IC國內排名第一，並與小米、OPPO、三星Vivo等多家手機品牌充電器合作。彭峰表示，希望再花一年時間，就能成為世界第一。

設計快充晶片離不開週邊的分立元件。安森美半導體產品市場經理Jefferay Lawton介紹，安森美半導體提供高功率快充所需的所有主要整合元件，包括功率因數校正（PFC）控制器、脈衝寬度調變（PWM）控制器、同步整流驅動器、USB PD充電控制器、光耦合器和MOSFET。其最新解決方案包括NCP1622 PFC控制器、NCP1342準諧振反激式控制器、NCP1568主動箝位反激式控制器、FUSB3307 USB PD 3.0充電控制器和NCP4306同步整流驅動器。安森美半導體也是少數幾家能夠為適配器設計提供從二極體到複雜諧振PWM控制器等所有元件的供應商之一。

技術趨勢：PD協議會統一世界嗎？

從技術面來看，當終端產品升級時，晶片供應商和製造商要做的就是減去晶片、減少外設，以便終端客戶更好、更快地將晶片整合到終端中。充電器相關元件，包括整流器、驅動器、MOS等，也將隨著高功率快充的普及而不斷迭代。易長根認為，消費性充電器100W、120W已經夠大，可以滿足筆記型電腦和小家電的功率需求，追求更高功率沒有意義。

當被問及高功率快充是否會經歷山寨手機的發展軌跡時，易長根表示，山寨手機作為一個完整的產品，有成熟的解決方案。一種解決方案可以透過更換外殼並貼上不同品牌來出售。有公版公模方案，產品同質化明顯，下游廠商較多扮演組裝角色。

不同的是，高功率快充需要廠商具備晶片和產品研發能力，需要多年的技術沉澱。即使使用相同的部件，不同產品的品質差異仍然存在。可見目前規格也是20W功能，不同產品價格跨距較大。因此，高功率快充廠商採取的產品策略也不盡相同，無法與山寨手機相比。

安森美半導體產品行銷經理Jefferay Lawton認為，高功率充電的開發可能會遇到一些技術挑戰。主要是有效管理功率轉換和提高功率密度的能力。目前的充電器功率可能在 15W 左右，跳到 45W 或 100W 意味著提供 3 到 7 倍的功率。消費者不希望看到自己的充電器尺寸增加7倍！能夠提高能源效率和功率密度意味著它們能夠在不增加充電器尺寸的情況下提供更高的功率水平，從而獲得最大收益。這可以透過更高的開關頻率和更高整合度的更節能的電源轉換拓撲（例如高頻準諧振反激式和主動箝位反激式）來實現。他表示，安森美半導體是該市場領域唯一提供兩種拓樸的半導體公司。

此外，高功率快充產業還有各種快充協議，包括USB-PD、高通QC、OPPO VOOC、中國頂尖科技企業SCP/FCP、聯發科PE等。過去，蘋果將手機電流提高到1A，平板電腦電流提高到2.4A，三星將電流提高到2A，均採用5V供電。隨後，高通QC 2.0、QC 3.0高壓充電與Oppo的VOOC大電流充電展開競爭。不過，VOOC需要專用線纜，成本較高。由於高通沒有向所有人開放其標準，三星創建了自己的自適應快速充電（AFC），中國頂尖科技企業創建了自己的快速充電協議（FCP）和超級充電（SCP）。後三種協定 AFC、FCP 和 SCP 是在安森美半導體的幫助下創建的，並且遍布傳統標準 A 和 Micro-B 連接器。

其中USB PD（全名為USB-Power Delivery）是目前主流的快充協定之一，可用於資料傳輸和高功率充放電。大多數快充產品都相容於該協定。支援PD的介面主要是TypeC，但並不是所有TypeC介面都支援PD充電協定。 USB PD協定不僅用於手機充電，還可用於行動電源為筆記型電腦供電；連接 PC 顯示器和主機。

那麼，USB PD會統一快充標準嗎？

安森美半導體產品行銷經理 Jefferay Lawton 認為答案是肯定的。隨著 USB PD 在 USB-C 連接器上標準化，它提供了一個融合的開放標準，不僅可以為手機、筆記型電腦和平板電腦提供高壓充電。 OEM製造商仍可透過PD通訊協定堆疊中的供應商定義訊息（VDM）來實現產品差異化。高通、蘋果、三星紛紛加入，正趨同USB PD的潮流。

不過，OPPO、小米和 Vivo 仍在推動其專有標準，時間會證明他們是否也遵守 USB-C/USB-PD 合規性並採用帶有 VDM 的 USB PD。安森美半導體透過 PD 可編程電源 (PPS) 產品為 USB PD 3.0 的這一趨勢做出貢獻，這些產品針對不同的功率等級和功能進行了最佳化，以服務前面提到的整個快速充電範圍。

成本太貴，GaN快充什麼時候普及？

隨著晶片廠商技術的逐漸成熟、製造能力的提升以及價格的降低等，GaN功率元件面向消費用戶的大門再次打開。智慧型終端設備的需求是GaN（氮化鎵）功率元件普及的主要因素。

目前，販售GaN（氮化鎵）大功率充電的手機不在少數，GaN擁有比傳統矽（Si）半導體材料更優異的特性，已被用於製造電晶體、擴大機、二極體等元件，尤其是在功率元件領域，GaN可以實現更小尺寸、更高效率的充電器。

GaN的帶隙是矽的3倍，擊穿場強是矽的10倍，飽和電子遷移速度是矽的3倍，熱傳導率是矽的2倍。這些性能改進帶來的優點是，GaN比矽更適合高功率和高頻功率元件，同時尺寸更小，功率密度更高。 GaN元件在同一晶圓下具有極高的開關速度和較小的通態電阻，能夠在更高的開關頻率下實現更高的效率和更快的充電。

GaN技術的引入為高功率快充市場注入了催化劑，加快了更新迭代速度，徹底激活了沉寂了近十年的消費電源市場。

根據統計，在以電商客戶為主的充電器市場，2019年GaN功率元件出貨量約3-4萬片。成長6倍，總出貨量15-20萬片，預計50年GaN裝置出貨量將達到2021萬片。

GaN快充當然可以減小體積。建博微電子（深圳）有限公司業務經理林成文認為，目前充電器的尺寸並非消費者購買快充產品的決定因素，但價格較受關注。林成文表示，GaN材料在高功率快充領域並不是必然選擇，價格降低才能真正開啟市場格局。預計主流高功率快充的價格最終將降至100元以內。

然而，GaN功率元件價格昂貴，GaN FET是高功率快充解決方案中最昂貴的元件，佔成本的15%至25%。林成文表示，MOSFET如同GaN，可以提升高功率密度充電器所需的更好的能源效率和更高的開關頻率。隨著高功率充電器成為常態，我們將看到GaN功率元件的價格下降。目前，GaN預計不會完全取代Si MOSFET，因為仍有低成本手機和其他需要更低成本盒式充電器配件的產品。此外，還有許多其他更低功耗的應用，它們不需要GaN的性能。

目前，GaN功率元件主要供應商有5家：Innosec、Nano Micro Semiconductor、PI。隨著GaN快充逐漸成為主流，PI率先推出PowiGaN技術，並開發了基於PowiGaN技術的3個系列晶片產品，包括InnoSwitch6-CP、EP、Pro、MX和LYTSwitch-XNUMX，完善了功率晶片家族。

Navitas的GaN功率IC和PI一樣受到市場的青睞。據不完全統計，Navitas GaN Fast功率IC已廣泛應用於OPPO 50W餅乾GaN快充和RAVPOWER 65W 1A1C GaN快充。設備、小米65W USB PDGaN充電器、SlimQ 65WGaN USB PD快速充電器1A1C、Anker PowerCore Fusion PD超極充電器、RAVPower 45W GaN PD充電器、倍思65WGaN充電器、ROxANNE 66W GaN USB PD雙口快速充電器等。其中，在倍思120月首次推出的2W、1C6127A氮化鎵（GaN）+碳化矽（SiC）充電器也採用了納微NVXNUMX晶片。

Innosec是唯一上榜的國內矽基氮化鎵廠商。目前擁有珠海、蘇州兩個8吋矽基氮化鎵晶片研發生產基地，產品線覆蓋40V-650V全系列氮化鎵晶片。目前Innosec INN650D02應用於魅族、拉普、洛克等65W快充產品。

除了上述三家供應商外，中國頂尖科技企業小米、三星、OPPO、蘋果等公司均在GaN技術方面累積了經驗，勢必在這條道路上走得更遠。 GaN快充市場容量預計將快速擴大。第三方電源適配器廠商紛紛進入該領域，使得該領域呈現競爭態勢。未來不是寡占，就是百花齊放；究竟是手機廠商主導，還是電商、電源供應器廠商主導，我們拭目以待。

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