智能手机发展至今，各大厂商的创新可谓“乏善可陈”，因此，解决用户关心的续航问题成为厂商打造一款“水桶机”重点解决的问题。在电池空间有限、电池容量无法大幅提升的当下，提高充电器的功率和效率，大幅缩短充电时间逐渐成为手机厂商的共识。
要实现快充的良好用户体验，一方面，充电器的高峰值功率能力显得至关重要;另一方面，充电器要求体积越小且接口更多，一个充电器可以实现多个设备的充电。这对充电器中的功率器件提出了新要求——更高的功率密度。
硅基功率器件发展到现在，各种参数已经达到或者接近理论值，在此基础上，以GaN、SiC为代表的第三代半导体开始引起重视。“随着GaN技术快速发展，GaN电力电子器件已经成为了Si基MOSFET有力竞争者。”集微咨询高级分析师朱航欧认为，“价格成本的迅速下降也是GaN电力电子器件在消费类电源产品市场突破的重要因素。”
GaN成充电器市场“香饽饽”
在快充上推广使用GaN器件，努比亚尤为积极。
5月20日，努比亚在线上召开了“星影相随”为主题的新品发布会，会上除了发布努比亚旗舰手机Z30Pro，同时还一口气推出了120W 2C1A、65W双C、30W单C三款氮化镓充电器。
据了解，这三款最新的充电器均使用了英诺赛科的氮化镓功率器件。氮化镓开关管具有开关损耗小，导通阻抗低的优势，在充电器中应用，可以提高充电器的工作频率，减小变压器体积，并且氮化镓开关管效率高、发热小、耐高温，可降低充电器的散热要求，简化散热设计，从而实现高功率密度的充电器设计。
65W和120W氮化镓快充均采用了InnoGaN系列新品INN650D260A，该芯片具备高频高效、极低损耗、快速主动散热等特点，采用DFN8*8进行封装，基于InoGaN技术的优越性，采用英诺赛科65W快充方案的努比亚快充比传统方案的充电速度提高2倍以上。
事实上，除了努比亚外，国内不少厂商在开辟氮化镓快充产品线时都考虑采用英诺赛科的芯片。据产业链人士透露，“目前英诺赛科和国内快充电源厂商共同开发了近百款快充产品，现在市场上也不过数百款氮化镓快充产品。”
除了快充之外，在LED照明、电动工具、5G通信和数据中心等有做小体积大功率快充需求的领域，GaN都有用武之地。早在2018年，功率器件龙头厂商英飞凌就推出了600V的GaN分立器件，自2018年开始在客户产品上量产使用，主要集中应用在通信网络和数据中心等领域。
随着国内手机厂商以及充电器厂商对快充的推广使用，GaN也成为了市场的“香饽饽”。采用GaN这种宽禁带(WBG)材料制成的功率开关凭借其出色的效率及高速切换频率，开启了功率电子的新时代。
为此，英飞凌推出了针对快充市场的新品。5月25日，英飞凌在深圳发布集成式功率级(IPS)产品 CoolGaN™ IPS 系列产品，成为旗下众多 WBG 功率元件组合的最新产品。IPS 基本的产品组合包括半桥和单通道产品，目标市场为低功率至中功率的应用，例如充电器、适配器以及其他开关电源(SMPS)。
GaN市场突破口已现?
目前，包括英诺赛科、英飞凌、ST、navitas等国内外功率器件厂商都有针对快充市场的GaN产品推出，那么，GaN会在快充领域率先打开市场吗?
从GaN结构来看，由于结构中包含可以实现高速性能的异质结二维电子气，因此GaN器件拥有更高的工作频率，加之其最低阈值电压低于SiC器件，所以GaN电力电子器件更适合对高频率、小体积、成本敏感、功率要求低的电源领域，如轻量化的消费电子电源适配器、无人机用超轻电源、无线充电设备等。
英飞凌大中华区高级应用市场经理卢柱强表示，“基于我们从各行业相关的数据来看，我们认为大功率、高功率密度、通用和合适的成本会是我们对充电器现在和未来一小段时间内的方向。这也是从功率器件供应商角度，会作为切入和配合的点。”
从2018年开始，GaN器件开始在快充产品中应用，并在随后不断提高市场渗透率。据不完全统计，目前为止，国内外至少有60家生产制造GaN快充产品的厂商，可提供的GaN PD快充产品已有数百款，无论是从厂家数量还是产品种类方面相比2019年底都有了大幅的增长。市面上GaN快充产品大部分功率能满足大部分的手机、平板电脑的充电功率需求。
这也说明了一个不争的事实——尽管目前GaN快充市场份额仍很小，但不少功率器件企业和充电电源厂家已在储备或尝试GaN技术。
功率器件厂商的涌入，推动GaN市场的广泛应用，对市场也形成了正反馈作用。“从现在整个市场价格范围走势来看，这两年GaN和SiC的市场价格在逐年下降，这是因为随着整个应用的增加，会不断地在系统层面让客户认可新的器件。”卢柱强指出。
消费电子市场对电源产品的小型化、快速化以及低发热量有强烈的需求，这成为GaN器件在消费类电源市场的主要驱动力。
除了在充电器、电源适配器的市场应用外，集微咨询高级分析师朱航欧认为，未来五年内，GaN电力电子器件的市场将由以下几大应用牵引：目前渗透率较大的工业级不间断电源UPS、包络追踪，渗透率中等的(小型)消费类电源设备、光伏及储能，未来有较大可能的无线充电、电源新能源汽车以及(汽车)高频激光雷达等。
本文选编自“半导体投资联盟”，作者：James；智通财经编辑：熊虓。
