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手機快充步入“GaN時代” “標配”願景下產能與成本問題首當其衝
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如今,移動端視頻及遊戲類應用的暴漲,讓“電量不足”成為了當下困擾每位智慧手機用戶的“大問題”。尤其是即將到來的5G時代,智慧手機的耗電速度會進一步加快,在電池技術仍然難以實現根本性突破的情況下,更高速的充電就成為了滿足用戶對續航需求的另闢蹊徑的方式。不久前,在小米推出的65W氮化鎵充電器的一波聲勢猛烈的宣傳下,GaN快充再度站上檯面,成為智慧手機周邊市場的爆款產品。小米之後,蘋果、華為以及三星等大廠均表示有計劃推出相關產品,魅族日前更是直接官宣在魅族17 5G旗艦手機中加入65W的GaN快充。而在這波市場風口之下,本土企業究竟扮演著怎樣的角色?GaN快充領域的中國國產替代實力究竟如何?也成為備受關注的話題。
不同於4G時代,5G時代隨著越來越多高清視頻、直播以及VR/AR等高耗能類應用的加入,傳統的MOS快充已難再滿足應用端的需求標準。這也讓GaN這類新型半導體材料得以落地生根,在智慧手機市場“一戰成名”,成為當下各主流智慧手機大廠們競相推崇的5G快充方案。
但事實上,在手機快充領域,GaN已經不算是新鮮的概念。早在今年小米10發佈會前,市場就已有廠商將GaN應用到快充頭上,比如聯想推出的Thinkplus充電頭,以及Anker、倍思、品勝等充電寶廠商的相關氮化鎵快充產品,可都難以激起市場的反響。而如今,在小米10的帶動下,GaN快充卻悄然獲得了消費市場的廣泛關注,究其原因,納微(Navitas)半導體中國區總經理查瑩傑解釋到:“首先,就是市場的驅動,可以看到,如今5G手機最嚴重的問題就聚焦於功耗本身,而解決這類問題主要有兩個方向,一是讓無線充電無處不在,但從目前來看可能生態佈局的時間還特別長;另外就是讓充電速度變得更快,因此從去年開始,像華為基本上已經在40W以上展開佈局,而OPPO、vivo以及小米等廠商也基本都佈局了50W或者65W以上的充電器,來滿足市場的新興需求。”
小米科技產業投資部技術總監李志傑則從更加實用性的角度闡釋了自己的觀點,他表示:“從需求端來看,如今手機行業的競爭非常激烈,核心就聚焦在功率上,充電功率正越走越高,核心的功率現在都開始向100W演進。但是,當充電功率上升到100W時,我們可以想像,若是沒有GaN這種創新型技術的加持,手機充電器的尺寸可能會大到一個不可想像的程度,很不方便攜帶。”
當然,除市場對充電功率需求的提升之外,GaN應用生態建設的逐步成熟,也是驅動該方案能快速導入消費市場的關鍵所在,這也是納微(Navitas)半導體過去四年一直致力於的方向,查瑩傑表示:“比如緊耦合高頻電源生態的建設,往往這也是我們認為的工業領域的GaN玩家們相當忽視的方向,即所謂的高頻生態,其中包括晶圓的外延和代工,像台積電等在這方面已經做的非常成熟;以及高頻控制器,實際上也就是電源架構,比如小米這次就採用了有源鉗位反激式的拓撲結構,雖然理論提出比較早,但其實真正量產也就是近三年來的事情。除此之外,還有高頻磁芯和高頻變壓器等也都是一些顛覆性的生態。”所以,隨著應用生態的不斷積累,GaN也得以快速導入消費類應用場景,走入公眾視野,為市場所廣泛接納。
不過,從總體的市場規模上來看,GaN要在充電市場與傳統矽基方案分庭抗禮,仍然需要時間的醞釀和沉澱。眼下,5G時代已然來臨,時不我待,對於GaN來說,5G時代的第一波換機潮自然是不可錯過的良機,但這一切的順理成章,還要以充足的產能以及大眾化的成本為前提,對此,李志傑表示:“產能問題是未來規劃的一個重要方向,GaN目前已經進入了手機市場,但還沒有成為標配。如果未來成為標配,全球手機市場的規模會在十億部以上,儘管今年可能會有所下降,但高端市場的話還是能達到2-3億部左右,所以要滿足這麼龐大的應用端需求,GaN充電器的產能跟實際需求量之間的關係還是需要做好規劃。”儘管目前來看,Foundry的產能足夠,但未來在種種因素的限制下,提前做供應鏈的佈局還是十分必要的。
除產能以外,成本作為接下來GaN快充能否迅速推廣開來的決定性因素,也備受市場關注。現如今,隨著技術的逐步成熟加之市場的驅動,“降成本”問題正逐漸被提上日程,李志傑分析到:“GaN的成本要降下來,首先良率要上去。小米剛發佈的GaN快充成本是149元,但成本一定要再度下降,才能做到標配的水準。”
查瑩傑也表示:“從過去的三年來看,基本上成本每年都有20%-30%的下降,過去的幾年當中,其實行業已經解決了幾個重要的問題,一是在矽基上生長GaN,另一個是膨脹係數以及晶格匹配的問題。且在近兩年的工藝進步當中,我們可以看到像台積電這樣的Foundry已經非常完美的解決了這裡面帶來的制程可靠性問題,這些技術節點的變化,也為GaN在充電領域的成本降低帶來了轉捩點。”
當然,僅有技術成熟的驅動還不夠,李志傑認為,終端出貨量的帶動也至關重要,因此GaN快充的成本降低還需要從動態的角度來看,他表示,“我們需要從手機本身能夠帶動的量來看成本的變動,我相信手機的量如果能達到幾千萬甚至上億的量,成本還會下降的更快。而如今,應該是到了一個關鍵的時間節點,小米的發佈只是催化了這個事件,推動了這個契機。”

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