手机快充步入“GaN时代” “标配”愿景下产能与成本问题首当其冲

如今，移动端视频及游戏类应用的暴涨，让“电量不足”成为了当下困扰每位智能手机用户的“大问题”。尤其是即将到来的5G时代，智能手机的耗电速度会进一步加快，在电池技术仍然难以实现根本性突破的情况下，更高速的充电就成为了满足用户对续航需求的另辟蹊径的方式。不久前，在小米推出的65W氮化镓充电器的一波声势猛烈的宣传下，GaN快充再度站上台面，成为智能手机周边市场的爆款产品。小米之后，苹果、华为以及三星等大厂均表示有计划推出相关产品，魅族日前更是直接官宣在魅族17 5G旗舰手机中加入65W的GaN快充。而在这波市场风口之下，本土企业究竟扮演着怎样的角色？GaN快充领域的国产替代实力究竟如何？也成为备受关注的话题。

不同于4G时代，5G时代随着越来越多高清视频、直播以及VR/AR等高耗能类应用的加入，传统的MOS快充已难再满足应用端的需求标准。这也让GaN这类新型半导体材料得以落地生根，在智能手机市场“一战成名”，成为当下各主流智能手机大厂们竞相推崇的5G快充方案。

但事实上，在手机快充领域，GaN已经不算是新鲜的概念。早在今年小米10发布会前，市场就已有厂商将GaN应用到快充头上，比如联想推出的Thinkplus充电头，以及Anker、倍思、品胜等充电宝厂商的相关氮化镓快充产品，可都难以激起市场的反响。而如今，在小米10的带动下，GaN快充却悄然获得了消费市场的广泛关注，究其原因，纳微（Navitas）半导体中国区总经理查莹杰解释到：“首先，就是市场的驱动，可以看到，如今5G手机最严重的问题就聚焦于功耗本身，而解决这类问题主要有两个方向，一是让无线充电无处不在，但从目前来看可能生态布局的时间还特别长；另外就是让充电速度变得更快，因此从去年开始，像华为基本上已经在40W以上展开布局，而OPPO、vivo以及小米等厂商也基本都布局了50W或者65W以上的充电器，来满足市场的新兴需求。”

小米科技产业投资部技术总监李志杰则从更加实用性的角度阐释了自己的观点，他表示：“从需求端来看，如今手机行业的竞争非常激烈，核心就聚焦在功率上，充电功率正越走越高，核心的功率现在都开始向100W演进。但是，当充电功率上升到100W时，我们可以想象，若是没有GaN这种创新型技术的加持，手机充电器的尺寸可能会大到一个不可想象的程度，很不方便携带。”

当然，除市场对充电功率需求的提升之外，GaN应用生态建设的逐步成熟，也是驱动该方案能快速导入消费市场的关键所在，这也是纳微（Navitas）半导体过去四年一直致力于的方向，查莹杰表示：“比如紧耦合高频电源生态的建设，往往这也是我们认为的工业领域的GaN玩家们相当忽视的方向，即所谓的高频生态，其中包括晶圆的外延和代工，像台积电等在这方面已经做的非常成熟；以及高频控制器，实际上也就是电源架构，比如小米这次就采用了有源钳位反激式的拓扑结构，虽然理论提出比较早，但其实真正量产也就是近三年来的事情。除此之外，还有高频磁芯和高频变压器等也都是一些颠覆性的生态。”所以，随着应用生态的不断积累，GaN也得以快速导入消费类应用场景，走入公众视野，为市场所广泛接纳。

不过，从总体的市场规模上来看，GaN要在充电市场与传统硅基方案分庭抗礼，仍然需要时间的酝酿和沉淀。眼下，5G时代已然来临，时不我待，对于GaN来说，5G时代的第一波换机潮自然是不可错过的良机，但这一切的顺理成章，还要以充足的产能以及大众化的成本为前提，对此，李志杰表示：“产能问题是未来规划的一个重要方向，GaN目前已经进入了手机市场，但还没有成为标配。如果未来成为标配，全球手机市场的规模会在十亿部以上，尽管今年可能会有所下降，但高端市场的话还是能达到2-3亿部左右，所以要满足这么庞大的应用端需求，GaN充电器的产能跟实际需求量之间的关系还是需要做好规划。”尽管目前来看，Foundry的产能足够，但未来在种种因素的限制下，提前做供应链的布局还是十分必要的。

除产能以外，成本作为接下来GaN快充能否迅速推广开来的决定性因素，也备受市场关注。现如今，随着技术的逐步成熟加之市场的驱动，“降成本”问题正逐渐被提上日程，李志杰分析到：“GaN的成本要降下来，首先良率要上去。小米刚发布的GaN快充成本是149元，但成本一定要再度下降，才能做到标配的水平。”

查莹杰也表示：“从过去的三年来看，基本上成本每年都有20%-30%的下降，过去的几年当中，其实行业已经解决了几个重要的问题，一是在硅基上生长GaN，另一个是膨胀系数以及晶格匹配的问题。且在近两年的工艺进步当中，我们可以看到像台积电这样的Foundry已经非常完美的解决了这里面带来的制程可靠性问题，这些技术节点的变化，也为GaN在充电领域的成本降低带来了转折点。”

当然，仅有技术成熟的驱动还不够，李志杰认为，终端出货量的带动也至关重要，因此GaN快充的成本降低还需要从动态的角度来看，他表示，“我们需要从手机本身能够带动的量来看成本的变动，我相信手机的量如果能达到几千万甚至上亿的量，成本还会下降的更快。而如今，应该是到了一个关键的时间节点，小米的发布只是催化了这个事件，推动了这个契机。”