氮化镓充电器前景怎么样？

随着用户对充电器通用性、便携性的需求提高，GaN快充市场规模将快速上升，预计 2020 年全球 GaN 充电器市场规模为 23 亿元，2025 年将快速上升至 638 亿元，5 年复合年均增长率高达 94％。同时，综合性能和成本两个方面，GaN 也有望在未来成为消费电子领域快充器件的主流选择，而充电市场只是 GaN 应用的“冰山一角”。

小米日前发布年度旗舰手机小米10，同步推出一款售价149元的Type-C 65W GaN充电器成功吸引了投资者的目光，次日A股上市公司三安光电、海特高新、富满电子、云南锗业、士兰微等相关概念股纷纷获得大涨。
真实需求or营销噱头
据小米集团董事长兼CEO雷军介绍，GaN是一种新型半导体材料，做出的充电器体积特别小，充电效率却特别高，发热低，同时兼容手机与笔记本电脑。小米GaN 65W充电器比标配的65W充电器体积要小一半，充满配备4500mAh电池的小米10 Pro仅需45分钟。同样为iPhone 11充电，GaN充电器速度比原装快一倍。

实际上，小米并不是第一个发布GaN充电器的手机厂商。早在去年11月，OPPO发布的Reno Ace手机便搭载了GaN充电器。
此外，华为、三星、苹果也在GaN技术上有着较深的积累，海思、中兴微电子等也早有布局，据业内人士透露，今年华为、vivo等手机品牌厂商还会推出GaN充电器。
根据市场研究机构Yole估计，2024年，仅在手机和笔记本快充领域，氮化镓市场可达3.58亿美元；乐观情况下，氮化镓功率市场规模将超过7.5亿美元。
不过，有使用过GaN充电器的业内人士表示，与Si相比，GaN充电器的体积并没有小太多，发热功率跟大。同时，不少网友都认为这款65W GaN充电器仅仅是手机厂商一种营销的噱头。
作为国家宽禁带半导体工程研究中心的共建单位，亚成微在基于GaN集成电路的研发方面已经取得实质性突破。亚成微董事长余远强表示，GaN高频、高温、抗辐照特性应用比较广泛，快充就是ACDC电源应用，涉及到驱动芯片和GaN功率器件。
余远强进一步指出，亚成微就是做驱动芯片，这部分要设计适应GaN功率器件的驱动IC，驱动IC的追求就是高功率密度，而输出功率跟开关频率和电感量成正比关系，因此希望有更高的开关工作频率就对GaN的高频特性产生的兴趣，目前快充电源基本工作在100KHz开关频率，假想如果采用GaN功率器件，把开关频率提高到1MHz（1000KHz），开关工作频率提高10倍，我们是不是可以把电感量减小10倍，那么快充的变压器体积就大大减小（目前变压器体积是阻碍功率密度提高的关键之一）。同时，GaN的开关损耗以及Rdson（导通损耗）比VDMOS有明显的优势，对电源效率提高有帮助。
由此可见，GaN 充电器确实能做到更高功率、更小体积和更高转化效率，对于消费者而言能更加方便携带以及充电更快，将成为充电器升级的重要方向。
值得一提的是，余远强坦言，目前阶段驱动IC做高频500KHz--1MHz的产品有点难度，但是Si工艺成熟，困难不大。
谈到GaN的产业现状，余远强表示，目前国内GaN功率器件并没有量产条件，由于GaN产业链不齐全，硅基GaN材料和GaN工艺都不成熟，PI、纳微（与小米合作GaN的公司）和亚成微等做驱动IC的公司都是在台积电、汉磊等台湾代工厂进行代工。不过，台湾代工厂做的硅基GaN功率器件也是属于耗尽型器件，工作频率很低，只发挥了GaN的低Rdson（导通电阻）这点特性。因此，目前亚成微提高功率密度的方案是coolMOS。
GaN功率器件市场并不大，相对于成熟的Si而言，GaN产业链目前并不成熟，价格偏高，可靠性、成本等各方面都不具压倒性优势。目前，深耕GaN领域多年的英飞凌在快充市场主推的也是coolMOS方案。