报道（文/黄山明）或许谁也没想到 继苹果、三星不再附赠手机电源适配器的操作之后 国内厂商的跟进速度会这么快。但更没想到的是 在小米的一阵运营之下 GaN充电器或许将彻底进入到消费者的手中 一个新的时代 即将拉开序幕。虽然终端厂商给出了种种理由让自己不再附赠充电头的操作合理化 但最终还是回到一点 这样的动作能够帮助企业盈利。不附赠充电头能够极大减少手机盒体积 提高运输效率 减少运输、仓库成本。更何况小米也在价格不变的情况下将选择权交给了用户 避免了舆论的危机。毫无疑问 不再附赠充电器将变相提升企业的利润。据Comprar Acciones数据显示 苹果预计在2021年生产2.3亿部iPhone 假设其中有超过一半的用户购买了价值149元的20W“快速充电器” 那么将带来171.35亿元的增量市场空间。取消电源适配器 让USB PD成为最大赢家对于第三方电源适配器企业而言 终端厂商所释放的空间无疑将带来一场狂欢。南京沁恒微电子股份有限公司产品总监王晓峰表示 终端厂商取消附带充电器 对于上下游各个快充行业相关的厂商来说都是一次绝好的机遇 必定会助推国内的快充市场百花齐放。同时 对于快充协议的统一和兼容也是一件非常有利的事。深圳慧能泰半导体科技有限公司CTO谢仁践认为 苹果新机不再标配充电器 除了本身带了第三方快充巨大的商机 更是标志着大一统的USB PD时代到来 为充电器互相兼容和减少地球的电子垃圾树立了一个标杆 同时加速了手机和笔记本电脑之外的设备采用USB-C和USB PD标准。苹果之所以干预取消附赠充电器 除了能够促进环保以及增加企业利润外 还在于充电技术并非苹果的卖点 其多年以来的推出的5V1A充电器 被许多消费者吐槽为工业时代的电子垃圾。但安卓侧则不同 不论是vivo、OPPO、小米还是华为 都有自己独特的快充技术 协议互不相容。而高速闪充在如今电池技术发展受限的今天 能够极大提升用户的使用体验。厂商也为此投入了大量的研发及宣传成本 因此放弃附赠充电器所付出的成本要比苹果更高 不过这样操作反而能够促进快充协议走向统一。王晓峰表示 目前的快充市场 从协会 到CPU厂商 再到手机品牌 各个厂商都在努力打造自己的充电“黑科技” 试图让充电达到更高的功率 形成品牌自己的独有竞争力 这种对技术的探索和努力是值得鼓励的。但另一方面 USB PD借助着其强大的通用性 大小通吃的功率范围 还有背后USB-IF强大的影响力 成为了所有充电协议中的黑马 被几乎所有终端厂商的设备所兼容。王晓峰认为 目前的手机虽然协议各不相同 但无一例外的支持了PD协议 这样就在保持着通用性的同时 又具有自家的特色技术 若消费者购买了一个PD快充电源 可以获得还不错的充电速度 若消费者购买了一个终端厂商定制的电源 则可以获得极致的快充体验。这样“进退自如”的策略无疑给消费者带来了福音。对于目前百花齐放的快充协议 沁恒的方案是由PD协议来支撑起绝大部分手机的充电需求 其他协议则尽可能多的兼容支持 以保证一些较旧的设备的使用体验。相信随着越来越多的设备支持越来越大的PD充电功率 消费者的充电体验将会越来越好。慧能泰方面则更希望协议能够统一 谢仁践指出 统一的方式就是基于USB PD的VDM（客户自定义信息） 通过VDM命令 系统厂商可以建立原装设备的握手 甚至采用加密信息（如SHA256加密方式）识别原装设备 这充分解决了系统厂商的设备安全并保护系统厂商的利益链。充电协议统一是个逐步实现的过程 现在一直在进行 最终达到终极的统一。针对这么多充电协议 慧能泰的应对方式是支持所有的主流快充协议 根据客户的需求开放不同的私有协议。尽管安卓厂商们在快充技术中投入了大量成本 并且出于考虑自身的设备安全并保护自身的利益链的目的 并不开放各自的充电协议。但随着安卓阵营的三星、小米等厂商开始从不附赠充电器中获益时 其他厂商很难不跟进 不附赠充电器也将成为未来的常态。而这 对于USB PD协议而言 将是一个爆发的绝佳机遇。GaN的出现是一场双赢在小米宣布将电源适配器与手机分离后 一个细节值得注意 即套装版所配备的充电器皆为GaN产品。许多厂商已经推出而来自己GaN产品 而OPPO在2019年下半年更是在OPPO Reno Ace中标配了65W的GaN快充充电器。而小米此举 也将加速普及GaN。不仅是国内的企业 有消息称 Navitas半导体将在今年获得来自苹果的GaN充电器订单 同时台积电将为Navitas供应GaN芯片。作为第三代半导体材料的GaN 应用在充电领域 相比普通充电器 GaN充电器可以通过升高开关频率减小变压器体积 能减小或者省略散热片 解决了传统PD充电器的发热量大、散热效果不佳的痛点。
图源：Yole
据知名调研机构Yole数据来看 GaN快充有望成为消费电子领域的下一个热门应用 CADR高达85% 预计全球的GaN功率半导体市场规模从2018年的873万美元增长到2024年的3.5亿美元。如今厂商在充电领域技术突飞猛进 高功率快充已经较为常见 甚至市场已经有多款100W以上的充电器面市 而GaN材料的特性也为厂商带来一个更好的选择。谢仁践提到 大功率充电要求功率器件性能更好（如GaN等高性能功率器件） 要求AC-DC和同步整流驱动芯片支持先进拓扑、高频化、高效化 也要求快充协议芯片支持更高功率、更灵活的功率分配方式、更高的芯片集成度等。真茂佳副总经理任炜强认为 GaN器件的应用目的为了提升效率和功率密度 对于次级端的同步整流MOS也需达到同样的效果 针对此应用真茂佳半导体推出了100V G3 SpeedFETTM产品系列 此产品系列不但拥有业内领先的Rdson*Qg、Rdson*Qoss水平 同时优化了内部缓冲网络使瞬态VDS尖峰更低 EAS能力相对上代提升50%以上已经超过普通Trench MOS水平。这样GaN充电器的性能得以更好的发挥和更加的可靠性。针对高功率 如100W以上的充电器 任炜强提到 这将会用到PFC和LLC电路真茂佳无论是原边SJMOS、Diode还是次级的SR MOS都会有相应的产品配合 同时专门针对上述应用进行了相关优化。不过高速快充让充电电流更大、充电电压更高、器件的工作温度更高 所以对充电器和电池的安全也提出了更高的要求。各种保护功能 如过流保护、过压保护、过温保护等的要求也更高。对此 真茂佳给出了两个降温的解决方案 一、降低器件的损耗 如上所述要提升器件的性能。二、热设计 分为系统热设计和器件的热设计。针对器件热设计目前真茂佳半导体通过新的封装形式优化散热。
部分品牌GaN充电器情况汇总|方正证券
在如今快充大行其道之下 供电功率一再上涨 这也导致不少充电器体积不断增大 也降低了携带的方便性。GaN的出现 不仅解决了体积问题 还能够支持更高功率 降低发热量 提升了消费者的使用体验。而对于企业而言 相比普通充电器 GaN产品价格普遍较高 拥有更高的利润率 也让企业拥有更强的推广意愿。有线充电仍是主流 未来向小型化、轻量化方向发展就如同当年苹果率先取消耳机孔 然后迎来了TWS的盛世 而今苹果也率先取消了附带充电器 又会否再次取消充电接口让无线充电迎来曙光。从苹果如今推出的MageSafe来看 苹果正在朝着这个方向努力。真茂佳方面认为 无线充电在某些应用场景存在便利美观的优势 尤其是无线充电和汽车、家具等的融合 相信这些领域会有明确的趋势 但完全取消充电口还要取决于无线充电的效率和功率。这对芯片厂将会是一个机遇 真茂佳半导体已经有多款产品用于国际一流厂家相关产品。而慧能泰认为 无线充的功率转换效率还是比有线充的功率转换效率低 因此即使有手机取消有线充改为纯无线充 有线充仍会占据主流的充电市场。假如未来有手机完全取消充电口 肯定对相关元器件及芯片厂商造成冲击。首先无线充方案会得到飞快的发展 无线充发射端（TX设备）会得到高速发展 而无线充的接收端（RX设备）也会快速普及起来。类似电动牙刷、电动剃须刀会快速使用无线充充电。对于有线充的电源适配器的市场基本不受影响 因为在无线充应用场合下 有线充的受电设备只是由手机变为无线充的TX端 总体需求不变。至于未来电源适配器的发展路线 谢仁践表示 未来几年 市场将向着小型化、轻量化、支持多口输出、多口智能动态功率分配等方向发展。电源管理芯片的发展方向是高频化、高度集成化、大功率化 支持QR、ACF、ZVS等先进控制方式越来越多。协议芯片走向高集成化、外围电路数量最小化方向发展。而充电器则向着更高的输出功率 支持比20V更高的输出电压（如28V） 100W-200W甚至更高的输出功率；多口输出 支持智能动态功率分配等；创新型拓扑 支持多口功率输出 同时满足较高的能效要求等方向进发 在这其中存在大量机遇。无外接口的手机必然是未来手机的下一个形态 但这需要无线充电技术发生飞跃 比如出现远距离充电才可能实现 不然消费者只不过是将充电线从手机下端放到了手机背部 没有本质性的区别。而这种技术短期内很难实现 因此有线充电在未来一段时间仍然占据主流。小结苹果、三星、小米不再附带充电器的方式 未来也必然会引领更多的跟风者 除了使第三方企业获得收益以外 也在一定程度上将打破各家的充电协议壁垒 让USB PD成为最后赢家。GaN的出现 不仅让消费者获得更好的体验 也让企业拥有更高的利润率 而在未来 更高输出功率成为必然方向 也将推动者GaN充电器的进一步发展。本文由 网原创 未经授权禁止转载。如需转载 请添加微信号elecfans999。