中国粉体网讯 2020年7月15日，OPPO发布了全球首款无电解电容设计氮化镓快充充电器，实现了功率密度的新突破，体积仅有饼干大小，引发了业内人士高度关注。
一、氮化镓快充时代来临
在此之前，由雷军代言的小米65W氮化镓充电器以及罗永浩代言的倍思65W氮化镓充电器也早已火遍了整个数码圈。
氮化镓(gallium nitride，GaN)是下一代半导体材料，其运行速度比旧式慢速硅(Si)技术加快了二十倍，并且能够实现高出三倍的功率，用于尖端快速充电器产品时，可以实现远远超过现有产品的性能，在尺寸相同的情况下，充电速度提高了三倍。
据充电头网统计数据显示，目前已有25家主流电源厂商开辟了氮化镓快充产品线，推出的氮化镓快充新品多达数百款。华为、小米、OPPO、魅族、三星、努比亚、魅族、realme、thinkplus等多家知名手机/笔电品牌先后入局。另一份行业数据显示，在以电商客户为主的充电器市场，2019年氮化镓功率器件出货量约为300万-400万颗，随着手机以及笔记本电脑渗透率进一步提升，2020年将实现5-6倍增长，总体出货1500-2000万颗，2021年GaN器件的出货量有望达到5000万颗。这也就意味着氮化镓快充时代的来临。
二、氮化镓快充控制芯片设计技术难点
氮化镓器件因比传统的硅器件的开关速度更快、通态电阻(RDS-on)低、驱动损耗更小，在小型化电源等需要更高频率的应用场合中，相较于传统硅器件具有无可比拟的高转换效率和低发热特性。这也成为了氮化镓替代传统硅器件的重要原因，并让氮化镓成为未来功率器件的主流发展方向。
但是作为一种新型半导体材料器件，因为GaN功率器件驱动电压范围很窄，VGS对负压敏感，器件开启电压阈值(VGS-th)低1V~2V左右，极易受干扰而误开启。所以相较传统硅器件而言，驱动氮化镓的驱动器和控制器需要解决更多的技术问题。
据了解，目前市面上除了少数内置驱动电路的GaN功率器件对外部驱动器要求较低之外，其他大多数GaN功率器件均需要借助外部驱动电路。
没有内置驱动电路而又要保证氮化镓器件可靠的工作并发挥出它的优异性能，除了需要对驱动电路的高速性能和驱动功耗做重点优化，还必须让驱动器精准稳定的输出驱动电压，保障器件正确关闭与开启，同时需要严格控制主回路上因开关产生的负压对GaN器件的影响。
三、氮化镓快充控制芯片三大主要供货厂家
据充电头网了解，目前市面上的氮化镓快充充电器控制芯片主要有三大供货厂家：
1、Texas Instruments德州仪器
TI是全球领先的半导体跨国公司，以开发、制造、销售半导体和计算机技术闻名于世，主要从事创新型数字信号处理与模拟电路方面的研究、制造和销售。除半导体业务外，还提供包括传感与控制、教育产品和数字光源处理解决方案。TI总部位于美国德克萨斯州的达拉斯，并在25多个国家设有制造、设计或销售机构，是世界第一大数字信号处理器(DSP)和模拟电路元件制造商，其模拟和数字信号处理技术在全球具有统治地位。
据了解，采用TI控制器的产品有OPPO 50W饼干氮化镓充电器、小米65W氮化镓充电器、AUKEY 27W氮化镓充电器、Anker氮化镓超级充、RAVPower 45W氮化镓充电器等。
2、ON Semiconductor安森美半导体
安森美半导体从1999年从摩托罗拉的半导体部门分拆成立而来，公司致力于推动高能效电子的创新，使客户能够减少全球的能源使用。在初创时期，安森美的产品主要是一些标准半导体和分立器件;过去的20年当中，公司大力拓展产品阵容，从传统的标准半导体、分立器件，拓展到模拟半导体和信号产品、传感器，以及完整的系统单芯片(SOC)等，为客户提供全面的高能效联接、感知、电源管理、模拟、逻辑、时序、分立及定制器件阵容。产品广泛应用于汽车、通信、计算机、消费电子、工业、医疗、航空等领域。
据了解，采用安森美控制器的产品有thinkplus 65W氮化镓充电器、贝尔金双USB-C口68W氮化镓充电器、魅族65W 2C1A氮化镓充电器、HYPER JUICE 100W氮化镓充电器、倍思65W氮化镓充电器等。
3、MIX-DESiGN美思迪赛半导体
美思迪赛半导体作为唯一上榜的国产氮化镓快充控制器的厂商，在当前中美贸易战的大背景下获得了许多快充厂商的关注。美思迪赛半导体是国内首家掌握氮化镓控制及驱动技术的公司，并在全球范围内成为继美国TI和安森美之后的第三家推出氮化镓驱动及控制器的公司。值得一提的是，美思迪赛半导体推出的氮化镓快充控制器相比于安森美NCP1342而言拥有更高的集成度，除了控制器外还集成了栅极驱动电路，从而实现单颗IC即可直接驱动GaN器件，简化外围电路。
此外，得益于美思迪赛半导体多年来致力于初级功率器件IC和次级数字多协议IC的系统的同时研发，开发了一套独特的(Smart-Feedback)数字智能反馈技术，使产品极致精简的外围器件下，仍能获得高性能恒流恒压输出特性，简洁的外围器件相比于传统方案，系统成本及生产成本得到有效的降低。
总结
近年来，氮化镓功率器件开始渗透入手机和笔记本电脑等电子设备的配件市场，市场容量迅速扩大;同时，各大主流电商及电源厂也是摩拳擦掌，出现扎堆发布的氮化镓充电器的局面，功率涵盖30W、45W、65W、100W等多个级别，接口涵盖单C口、双C口、2C1A、2C2A、3C1A等多种配置，产品类目非常丰富，受到广大消费者的追捧和喜爱。
可以预见，在接下来的几年中，氮化镓快充将迎来发展的巅峰，市场容量异常可观。历史性的风口已经形成，而掌握氮化镓快充控制技术，并能提供高性价比氮化镓快充整体方案的芯片厂商，将最有可能成为市场的大赢家。
（中国粉体网编辑整理/山川）
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