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          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          作者: 時(shí)間:2020-12-18 來源:充電頭網(wǎng) 收藏

          近日從供應(yīng)鏈獲悉,國產(chǎn)研發(fā)取得重大突破,三大核心芯片實(shí)現(xiàn)自主可控,性能達(dá)到國際先進(jìn)水準(zhǔn)。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202012/421327.htm

          一、市場規(guī)模

          (gallium nitride,GaN)是下一代半導(dǎo)體材料,其運(yùn)行速度比舊式傳統(tǒng)硅(Si)技術(shù)加快了二十倍,并且能夠?qū)崿F(xiàn)高出三倍的功率,用于尖端快速充電器產(chǎn)品時(shí),可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有產(chǎn)品的性能,在尺寸相同的情況下,輸出功率提高了三倍。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          也正是得益于這些性能優(yōu)勢,氮化鎵在消費(fèi)類電源市場中有著廣泛的應(yīng)用。充電頭網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,目前已有數(shù)十家主流電源廠商開辟了氮化鎵快充產(chǎn)品線,推出的氮化鎵快充新品多達(dá)數(shù)百款。

          華為、小米、OPPO、魅族、三星、中興、努比亞、魅族、realme、戴爾、聯(lián)想等多家知名手機(jī)/筆電品牌也先后入局。

          另有數(shù)據(jù)顯示,在以電商客戶為主的充電器市場,2019年氮化鎵功率器件出貨量約為300萬-400萬顆,隨著手機(jī)以及筆記本電腦滲透率進(jìn)一步提升,2020年將實(shí)現(xiàn)5-6倍增長,總體出貨1500-2000萬顆,2021年GaN器件的出貨量有望達(dá)到5000萬顆。預(yù)計(jì)2025年全球GaN快充市場規(guī)模將達(dá)到600多億元,市場前景異??捎^。

          二、氮化鎵快充的主要芯片

          據(jù)了解,在氮化鎵快充產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中,主要需要用到三顆核心芯片,分別氮化鎵控制器、氮化鎵功率器件以及快充協(xié)議控制器。目前氮化鎵功率器件以及快充協(xié)議芯片均已陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化;而相比之下,氮化鎵控制芯片的研發(fā)就成了國產(chǎn)半導(dǎo)體廠商的薄弱的環(huán)節(jié),氮化鎵控制器主要依賴進(jìn)口,主動(dòng)權(quán)也一直掌握在進(jìn)口品牌手中。

          這主要是因?yàn)镚aN功率器件驅(qū)動(dòng)電壓范圍很窄,VGS對負(fù)壓敏感,器件開啟電壓閾值(VGS-th)低1V~2V左右,極易受干擾而誤開啟。所以相較傳統(tǒng)硅器件而言,驅(qū)動(dòng)氮化鎵的驅(qū)動(dòng)器和控制器需要解決更多的技術(shù)難題。

          此外,目前市面上除了少數(shù)內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電路的GaN功率器件對外部驅(qū)動(dòng)器要求較低之外,其他大多數(shù)GaN功率器件均需要借助外部驅(qū)動(dòng)電路。

          沒有內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電路而又要保證氮化鎵器件可靠的工作并發(fā)揮出它的優(yōu)異性能,除了需要對驅(qū)動(dòng)電路的高速性能和驅(qū)動(dòng)功耗做重點(diǎn)優(yōu)化,還必須讓驅(qū)動(dòng)器精準(zhǔn)穩(wěn)定的輸出驅(qū)動(dòng)電壓,保障器件正確關(guān)閉與開啟,同時(shí)需要嚴(yán)格控制主回路上因開關(guān)產(chǎn)生的負(fù)壓對GaN器件的影響。

          三、全套國產(chǎn)芯片氮化鎵快充問世

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          東莞市瑞亨電子科技有限公司近日成功量產(chǎn)了一款65W氮化鎵快充充電器,除了1A1C雙口以及折疊插腳等常規(guī)的配置外,這也是業(yè)界首款基于國產(chǎn)氮化鎵控制芯片、國產(chǎn)氮化鎵功率器件、以及國產(chǎn)快充協(xié)議芯片開發(fā)并正式量產(chǎn)的產(chǎn)品。三大核心芯片分別來自南芯半導(dǎo)體、英諾賽科和智融科技。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          充電頭網(wǎng)進(jìn)一步了解到,瑞亨65W 1A1C氮化鎵快充充電器內(nèi)置的三顆核心芯片分別為南芯的主控芯片SC3021A、英諾賽科氮化鎵功率器件INN650D02,以及智融二次降壓+協(xié)議識別芯片SW3516H。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          該充電器支持100-240V~ 50/60Hz輸入和雙口快充輸出,配備最大輸出65W的USB-C接口,以及最大30W輸出的USB-A接口。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          瑞亨65W 1A1C氮化鎵快充整機(jī)尺寸約為53*53*28mm,功率密度可達(dá)0.83W/mm3,與蘋果61W充電器修昂相比,體積約縮小了三分之一。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          ChargerLAB POWER-Z KT001測得該充電器的USB-A口支持Apple2.4A、Samsung5V2A、QC3.0、QC2.0、AFC、FCP、SCP、PE等協(xié)議。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          USB-C口支持Apple2.4A、Samsung5V2A、QC3.0、QC2.0、AFC、SCP、PE、PD3.0 PPS等協(xié)議。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          PDO報(bào)文顯示充電器的USB-C口支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A、3.3-11V 5A。

          四、氮化鎵快充三大核心芯片自主可控

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          南芯總部位于上海。南芯SC3021A滿足各類高頻QR快充需求,采用專有的GaN直驅(qū)設(shè)計(jì),省去外置驅(qū)動(dòng)器或者分立驅(qū)動(dòng)器件;集成分段式供電模式,單繞組供電,無需復(fù)雜的供電電路;內(nèi)置高壓啟動(dòng)及交流輸入Brown In/Out功能,集成了X-cap放電功能;SC3021A最高支持170KHz工作頻率,適用于繞線式變壓器,SC3021B最高支持260KHz工作頻率,適用于平面變壓器。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)
          南芯SC3021A詳細(xì)規(guī)格資料

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          初級側(cè)氮化鎵開關(guān)管來自英諾賽科,型號INN650D02 ,耐壓650V,導(dǎo)阻低至0.2Ω,符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)應(yīng)用要求,這是整個(gè)產(chǎn)品的核心元器件。

          INN650D02 “InnoGaN”開關(guān)管高頻特性好,且導(dǎo)通電阻小,適合高頻高效的開關(guān)電源應(yīng)用,采用DFN8*8封裝,具備超低熱阻,散熱性能好,適合高功率密度的開關(guān)電源應(yīng)用。

          英諾賽科總部在珠海,在珠海、蘇州均有生產(chǎn)基地。據(jù)了解,INN650D02 “InnoGaN”開關(guān)管基于業(yè)界領(lǐng)先的8英寸生產(chǎn)加工工藝,是目前市面上最先量產(chǎn)的先進(jìn)制程氮化鎵功率器件,這項(xiàng)技術(shù)的大規(guī)模商用將推動(dòng)氮化鎵快充的快速普及。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          目前,英諾賽科已經(jīng)在蘇州建成了全球最大的集研發(fā)、設(shè)計(jì)、外延生產(chǎn)、芯片制造、測試等于一體的第三代半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)生產(chǎn)平臺,滿產(chǎn)后將實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)8英寸硅基氮化鎵晶圓65000片,產(chǎn)品將為5G移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)中心、新能源汽車、無人駕駛、手機(jī)快充等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展提供核心電子元器件。

          英諾賽科InnoGaN系列氮化鎵芯片已經(jīng)開始在消費(fèi)類電源市場大批量出貨,成功進(jìn)入了努比亞、魅族、Lapo、MOMAX、ROCK、飛頻等眾多知名品牌快充供應(yīng)鏈,并且均得到良好的市場反饋,成為全球GaN功率器件出貨量最大的企業(yè)之一。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)

          智融總部位于珠海。智融SW3516H是一款高集成度的多快充協(xié)議雙口充電芯片,支持A+C口任意口快充輸出,支持雙口獨(dú)立限流。

          其集成了 5A 高效率同步降壓變換器,支持 PPS、PD、QC、AFC、FCP、SCP、PE、SFCP、低壓直充等多種快充協(xié)議,CC/CV 模式,以及雙口管理邏輯。

          外圍只需少量的器件,即可組成完整的高性能多快充協(xié)議雙口充電解決方案。

          氮化鎵快充研發(fā)重大突破!三大核心芯片實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)
          智融SW3516H詳細(xì)規(guī)格資料

          五、行業(yè)意義

          在快充電源的更新迭代中,氮化鎵功率器件憑借其高頻低阻、高導(dǎo)熱、耐高溫等特性,越來越被行業(yè)關(guān)注,并逐漸成為了消費(fèi)類電源市場的全新發(fā)展方向。

          氮化鎵快充三大核心芯片全面國產(chǎn),一方面是在當(dāng)前中美貿(mào)易摩擦的大背景下,避免關(guān)鍵技術(shù)被掐脖子;另一方面,國產(chǎn)半導(dǎo)體廠商可以充分發(fā)揮本土企業(yè)的優(yōu)勢,進(jìn)一步降低氮化鎵快充的成本,并推動(dòng)高密度快充電源的普及。在未來的市場爭奪戰(zhàn)中,全國產(chǎn)的氮化鎵快充方案也將成為頗具實(shí)力的選手。

          相信在不久之后,氮化鎵快充產(chǎn)品的價(jià)格將會(huì)逐漸平民化,以普通硅充電器的價(jià)格購買到全新氮化鎵快充的愿景也將成為可能。



          關(guān)鍵詞: 氮化鎵 快充

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