英飞凌CoolGaN IPS“上线” 5G时代如何变革快充市场？

作为第三代半导体主力之一的GaN，如今正向手机、电信以及汽车和移动市场疯狂挺进。据市场研究公司Yole Development近日发布的数据显示，2020年功率GaN市场的价值为4,600万美元，但到2026年，这一市场将以平均每年70%的增长率，达到11亿美元。其中，需求最大的手机快充领域平均每年增长69%，远远超过其他应用场景，成为GaN最快实现普及化的市场。

　　这也使得快充越来越成为一众功率半导体企业当下集中发力的核心赛道。毕竟，5G智能手机的全面普及时代已经到来，各品牌手机的陆续标配快充，尤其是以GaN为基础的超级快充，已经成为市场上区别于传统Si器件的绝对优势方案。

　　从大功率到低成本 快充市场呈现四大走势

　　近几年，由于5G智能手机的集中放量，充电问题的解决已迫在眉睫。“没有快充”，也越来越多的困扰着绝大多数手机用户，充电市场急需一场质的变革。

　　如今，大功率的应用已越来越多，英飞凌电源与传感系统事业部应用市场经理卢柱强表示：“手机充电器的功率现在是一年比一年大，随着移动互联应用的需求增加，电池容量也在不断地增加。况且，今年开始，5G智能手机正大规模普及，电池的容量更是出现质的飞跃。与此同时，充电器的功率也正倍增，尤其是在峰值功率这一块，越来越多用户开始追求在短时间内充到一定比例的电量，来满足短时、快速充电的需求，从而避免电量焦虑。充电器的功率正飞速增加，这是已经在发生，并且发展得很快的趋势。”

　　其次，更小、更轻的充电器尺寸，即功率密度，也是快充的另一大发展方向。毕竟，市场都希望功率密度越来越高、越来越好。

再者，通用性也成为当下市场的普遍需求。如今，新上市的智能手机大都会配备比较流行的Type-C口，但是由于中国市场私有协议的存在，外加全球各种各样用电设备的存在，尽管Type-C会是一个越来越统一的趋势，但是如今来看依然有不同充电的接口存在。所以，通用性会是当下市场的一个很大的诉求，即只需要一个充电器就能支持全部产品的供电和充电。

　　最后，则是低成本的趋势。毕竟这是一个消费类市场，尽管东西很好，但是成本太高，市场也不会接受。因此，在满足技术要求的同时，器件厂商也需要在成本上做优化，将整体成本控制在在大家都可以接受的范围内。

因此，卢柱强告诉记者：“基于我们与各行业相关的数据来看，我们认为大功率、高功率密度、通用和合适的成本会是我们对充电器现在和未来一小段时间内的方向。这也是我们从半导体芯片和功率器件的供应商角度，作为一个切入和配合的点。”

　　成本逐年下降 GaN正努力变革快充市场

　　氮化镓之所以在充电器领域异常火爆，主要还是利用了GaN在高频之下开关特性的优点，从而能够实现小型化的设计。尤其是对于当下竞争激烈的5G手机市场来说，GaN方案所能提供的差异化，已经是一些手机品牌脱颖而出的关键竞争筹码。

　　卢柱强表示：“氮化镓的特性是越高频率效果越好，我们也知道氮化镓这一极很容易损坏，频率越高、震荡越大，越容易坏，所以自然而然我们就想到把驱动IC和开关器件集中起来，放到同一个Package(封装)里面，以减少外部互相的干扰，提高它的可靠性，同时也更易于给工程师做设计。当然，由于寄生参数的减少，也会有利于频率的提高，外围器件数量减少，然后PCB的面积也会减少。所以从我们的角度来看，一方面利用了氮化镓的高频特性，一方面又可以避免高频下与驱动之间的距离不可控，产生的一些可靠性和设计难度的问题。我们的IPS就是应用于这么一个背景或者这么一个理念而来，在我们现在提供的封装主要是8*8，后面会有更多的封装给客户选用。”

随着应用范围的逐步拓广，GaN的价格也在逐年降低，逐步逼近普及化。从现在整个市场价格范围走势来看，这两年不仅是GaN，碳化硅的市场价格也是在逐年下降的，这也是因为随着整个应用的增加，会不断地在系统层面让客户认可新的器件。卢柱强告诉记者：“我相信氮化镓也是有这么一个方向，因为器件和器件对比有时候是不公平的，但是客户愿意采用新的东西，还是用稳定的东西，这里面它一定会从它自己的产品系统上做一个匹配和优化。”

尤其这一两年在充电领域，现在市面上看到很多其它的竞争者也在推出相应的氮化镓的产品应用，英飞凌电源与传感系统事业部大中华区副总裁陈志豪也表示：“小功率的氮化镓的市场，以我的观察，也就是最近半年到9个月的时间，才开始陆陆续续有人在充电这个市场上想尝试它。未来是不是更多的客户进来使用，我觉得这是我们英飞凌希望通过高可靠性和集成的方案，能让更多的客户使用，这也是我们今天的重点之一，我们也认为会是在这个领域扩大使用。因为从刚才讲的几个特点，应该是现在很多的客户在做高功率密度遇到的痛点。至于还有没有新的应用加进这个范围里面，我相信很多客户在尝试，未来一两年有更多的应用加进来也是英飞凌希望看到的。”

总之，在GaN领域，从产品层面来看，英飞凌已经具备了全氮化镓方案，包括原边的高压氮化镓，和复变同步整流的100V的氮化镓。在方案层面，英飞凌已经能够提供从18W到100W整套系列、覆盖各个功率段的方案。陈志豪表示：“从2018年我们已经有客户在这里量产使用了，包含国内跟海外的客户，这方面的客户过去这两三年已经批量使用，客户也在探讨氮化镓的可靠性跟量产之后的状况，这是一个趋势。”