氮化镓快充研发重大突破，三大核心芯片实现全国产

充电头网近日从供应链获悉，国产氮化镓快充研发取得重大突破，三大核心芯片实现自主可控，性能达到国际先进水准。

一、氮化镓快充市场规模

氮化镓（gallium nitride，GaN）是下一代半导体材料，其运行速度比旧式传统硅（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，输出功率提高了三倍。

也正是得益于这些性能优势，氮化镓在消费类快充电源市场中有着广泛的应用。充电头网统计数据显示，目前已有数十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、中兴、努比亚、魅族、realme、戴尔、联想等多家知名手机/笔电品牌也先后入局。

另有数据显示，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。预计2025年全球GaN快充市场规模将达到600多亿元，市场前景异常可观。

二、氮化镓快充的主要芯片

据了解，在氮化镓快充产品的设计中，主要需要用到三颗核心芯片，分别氮化镓控制器、氮化镓功率器件以及快充协议控制器。目前氮化镓功率器件以及快充协议芯片均已陆续实现了国产化；而相比之下，氮化镓控制芯片的研发就成了国产半导体厂商的薄弱的环节，氮化镓控制器主要依赖进口，主动权也一直掌握在进口品牌手中。

这主要是因为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难题。

此外，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、全套国产芯片氮化镓快充问世

东莞市瑞亨电子 科技 有限公司近日成功量产了一款65W氮化镓快充充电器，除了1A1C双口以及折叠插脚等常规的配置外，这也是业界首款基于国产氮化镓控制芯片、国产氮化镓功率器件、以及国产快充协议芯片开发并正式量产的产品。三大核心芯片分别来自南芯半导体、英诺赛科和智融 科技 。

充电头网进一步了解到，瑞亨65W 1A1C氮化镓快充充电器内置的三颗核心芯片分别为南芯的主控芯片SC3021A、英诺赛科氮化镓功率器件INN650D02，以及智融二次降压+协议识别芯片SW3516H。

该充电器支持100-240V~ 50/60Hz输入和双口快充输出，配备最大输出65W的USB-C接口，以及最大30W输出的USB-A接口。

瑞亨65W 1A1C氮化镓快充整机尺寸约为53*53*28mm，功率密度可达0.83W/mm³，与苹果61W充电器修昂相比，体积约缩小了三分之一。

ChargerLAB POWER-Z KT001测得该充电器的USB-A口支持Apple2.4A、Samsung5V2A、QC3.0、QC2.0、AFC、FCP、SCP、PE等协议。

USB-C口支持Apple2.4A、Samsung5V2A、QC3.0、QC2.0、AFC、SCP、PE、PD3.0 PPS等协议。

PDO报文显示充电器的USB-C口支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A、3.3-11V 5A。

四、氮化镓快充三大核心芯片自主可控

南芯总部位于上海。南芯SC3021A满足各类高频QR快充需求，采用专有的GaN直驱设计，省去外置驱动器或者分立驱动器件；集成分段式供电模式，单绕组供电，无需复杂的供电电路；内置高压启动及交流输入Brown In/Out功能，集成了X-cap放电功能；SC3021A最高支持170KHz工作频率，适用于绕线式变压器，SC3021B最高支持260KHz工作频率，适用于平面变压器。

南芯SC3021A详细规格资料。

初级侧氮化镓开关管来自英诺赛科，型号INN650D02 ，耐压650V，导阻低至0.2Ω，符合JEDEC标准的工业应用要求，这是整个产品的核心元器件。INN650D02 “InnoGaN”开关管高频特性好，且导通电阻小，适合高频高效的开关电源应用，采用DFN8*8封装，具备超低热阻，散热性能好，适合高功率密度的开关电源应用。

英诺赛科总部在珠海，在珠海、苏州均有生产基地。据了解，INN650D02 “InnoGaN”开关管基于业界领先的8英寸生产加工工艺，是目前市面上最先量产的先进制程氮化镓功率器件，这项技术的大规模商用将推动氮化镓快充的快速普及。

目前，英诺赛科已经在苏州建成了全球最大的集研发、设计、外延生产、芯片制造、测试等于一体的第三代半导体全产业链研发生产平台，满产后将实现月产8英寸硅基氮化镓晶圆65000片，产品将为5G移动通信、数据中心、新能源 汽车 、无人驾驶、手机快充等战略新兴产业的自主创新发展提供核心电子元器件。

英诺赛科InnoGaN系列氮化镓芯片已经开始在消费类电源市场大批量出货，成功进入了努比亚、魅族、Lapo、MOMAX、ROCK、飞频等众多知名品牌快充供应链，并且均得到良好的市场反馈，成为全球GaN功率器件出货量最大的企业之一。

智融总部位于珠海。智融SW3516H是一款高集成度的多快充协议双口充电芯片，支持A+C口任意口快充输出，支持双口独立限流。其集成了 5A 高效率同步降压变换器，支持 PPS、PD、QC、AFC、FCP、SCP、PE、SFCP、低压直充等多种快充协议，CC/CV 模式，以及双口管理逻辑。外围只需少量的器件，即可组成完整的高性能多快充协议双口充电解决方案。

智融SW3516H详细规格资料。

五、行业意义

氮化镓快充三大核心芯片全面国产，一方面是在当前中美贸易摩擦的大背景下，避免关键技术被掐脖子；另一方面，国产半导体厂商可以充分发挥本土企业的优势，进一步降低氮化镓快充的成本，并推动高密度快充电源的普及。在未来的市场争夺战中，全国产的氮化镓快充方案也将成为颇具实力的选手。

相信在不久之后，氮化镓快充产品的价格将会逐渐平民化，以普通硅充电器的价格购买到全新氮化镓快充的愿景也将成为可能。

近日，有消息披露了苹果申请的一项专利，未来的iPhone机型的不仅能够允许对其他设备进行无限充电，而且不需要再进行“背对背”式充电。

也就是说，无线充电时感应电流能够直接通过前面的显示屏，而不需要将手机反过来在背面进行。苹果全新的无限充电方式，无疑又给无线充电的未来带来一场新的风暴。

而无线充电本身，就是一场风暴。

科技 的发展让我们离“束缚”越来越远。对于各类电子产品来说，有线充电器是它们最重要的配件，但是疯狂缠绕的充电线让处于万物便捷时代的我们觉得失去了自由。

在这种情况下，无线充电应运而生。

如今，当我们向便携式设备充电时，比较普遍的方法仍然是用充电器经过电源线供电。而无线充电技术不用通过连接器、金属接点等作为媒介，只需放在充电座上就可以充电。无线充电不需要常规意义上的充电器和电源线，所以能提高设备的防水性、可靠性，没有连接器不良的情况发生，同时无线充电设备具有标准规格，一个供电装置能用于各种终端。

从技术分类来看，无线充电有三个大类：电磁感应无线充电、电磁谐振无线充电和射频（RF）无线充电。

目前普及的无线充电是电磁感应式充电，市面上绝大多数支持无线充电的手机、耳机用的基本都是这种方式。电磁感应式充电的原理并不复杂：电流通过线圈，线圈产生磁场，磁场对附近线圈产生感应电动势从而产生电流。这种充电方式的充电转化率通常在70%以上，成本也低，所以普及起来比较快。但是在充电时，充电器和被充电设备都得有线圈，而且两者的线圈必须对齐，并在触碰下才能正常工作。

为了解决以上问题，电磁共振式无线充电技术出现了。它的原理是发送端遇到共振频率相同的接收端，由共振效应进行电能传输。它不需要像电磁感应式充电一样对齐线圈的位置就能充电，并且可以在更大的范围（10cm左右）内实现充电，但它的缺点是充电效率较低，并且距离越远，传输功率越大，损耗也就越大。

其实，以上两种无线充电技术本质上都并非真正的“无线”，还需要设备与充电底座保持一定距离才能实现电量传输。

为了实现真正的无线充电，无线射频技术又应运而生。这种全新的隔空充电技术，通过发射装置的天线辐射无线电波，接收装置接收无线电波上承载的能量来完成“隔空”充电，这种充电方式覆盖的范围比前两种技术远得多。

目前，手机无线充电采用的电磁感应式技术相对来说局限性较大，但由于其技术难度较低，成本低，所以被厂商广泛使用。但是由于该技术也存在一些明显的局限性，手机无线充电并没有特别高的普及度，有线充电依旧占据了充电方式的绝大半江山。

电磁感应无线充电短板较多：充电时需要对齐线圈，充电距离要求较近，同时可充电设备的数量较少。这三大短板限制了电磁感应无线充电的发展。

关于对齐充电线圈问题，曾有实验表明，如果设备不带磁吸的话，就无法自动对齐充电的无线充电器与手机，即便手机和无线充电器仔细对准了线圈位置，但是在电-磁-磁-电的转换过程，无线充电比有线充电多消耗了39%的电能。由于这部分电能实际上并没有充入手机电池中，所以相当于就是纯粹被浪费掉了。

当真正成熟的、低成本的电磁共振和射频无线充电器出现后，无线充电才能真正实现大家想象中的那种远高于插线充电的便利性。也许在消费电子领域，无线充电技术将从现有的电磁感应无线充电直接过渡到隔空充电。从有限的无线，发展到真正的无线。

为了解决无线充电可能存在的能量损耗和慢速的情况，无线充电的功率也随之变大。从最开始的5W到后来的30W，2021年很多芯片和终端厂商都推出了40和50W的无线充电产品。

无线充电解决方案主要由接收端和发射端组成。发射端与电源连接，负责发送电能，无线发射线圈负责把能量发送出去；接收端则一般安装在电子产品上，负责接收电能。一般来说，无线充电解决方案中，接收端的芯片与系统集成设计的利润要高一些，技术壁垒也相对较高。

瑞萨最新的60W无线充电接收芯片

2021年1月，瑞萨电子推出全球首款60W功率的无线电源接收器P9418，可以为智能手机、便携式电脑、笔记本设备打造更快的无线充电。P9418无线电源接收器采用瑞萨独有的WattShare技术，可在单个芯片中提供高达60W的功率，而且集成度高，属于单芯片无线功率接收器/发送器IC，可配置为通过磁感应来发送或接收AC电源信号。

ST的50W无线充电解决方案

ST也是无线充电领域的重要玩家，2020年11月，ST推出最新一代Qi无线超级快充芯片 STWLC88。新产品的输出功率高达50W，能满足消费者在无需插电的情况下即可迅速为手机、平板、笔记本电脑等个人电子产品补给电力的需求，无论是安全性或是充电速度上都堪比有线充电。在手机无线充电应用方面，新一代50W无线充电IC的充电速度是上一代产品的两倍。

伏达半导体的大功率无线充电芯片

其实，在大功率无线充电方面，国内的芯片厂商也正在发力。在无线充电芯片领域，伏达半导体已经推出了NU1619(40W)和NU1619A(50W)的接收器芯片，以及NU1513(45W)和NU1025(40W)的发射芯片。

小米11的无线充电接收器方案选用的就是NU1619这颗芯片。

2021年11月，伏达半导体推出了旗下第三代无线充SOC芯片NU1708，这是一款支持5~30W无线充电的全集成发射端芯片，将传统一、二代产品的MCU芯片和功率全桥两颗芯片合二为一，并将外围元件数量从70个左右降低为20个左右。

南芯半导体推出大功率TRX双向无线充芯片

南芯半导体也在持续加大在无线充电发射端及接收端的研发投入。2021年10月，南芯推出了两款重磅产品：第三代发射端15W SOC芯片SC9608和首款大功率50W RX接收芯片SC9621。

TX SOC芯片SC9608凭借其极高的集成度，一经推出就受到了众多客户的追捧，目前已经在多家客户试产。而RX SOC芯片SC9621的推出，也标志着南芯的无线充电布局进一步拓宽，从发射端配件市场正式进军手机市场，为手机厂商提供更多有竞争力的产品选择。

应用场景的无限性驱使了无线充电向 汽车 领域的渗透，车载无线充电也破土而生。车载无线充电同样也摆脱了充电线的束缚，提升了便捷性和行车的安全性。目前已有不少国内外厂商推出了针对于 汽车 应用的无线充电解决方案。

NXP车载无线充电芯片

NXP的车载多设备无线充电方案提供了MWCT22C3A/MWCT20C3A/MWCT2013A三款主控芯片作为选择，这三款芯片是NXP的第二代无线充电发射器芯片，较前一代芯片主要是对芯片的外围电路和导通损耗进行了优化，支持两个隔离通道，仅需单一芯片就可以在一个终端上为两台无线接收设备充电，不但降低了BOM成本，也减少了物理引脚的使用，为 汽车 制造商创造了更大的利润空间。

伏达半导体车规级发射端智能控制芯片

2021年12月，伏达半导体两颗用于无线充电发射的智能全桥芯片NU8015Q和NU8040Q通过车规级认证。这两款芯片均为无线充电发射端智能控制芯片，芯片内部集成全桥MOS管和驱动器等电路，其中NU8015Q支持最高15W无线充电输出，支持4V-21V供电电压范围。NU8040Q支持40W无线充电输出，支持4V-21V供电电压范围，支持-40 到105 环境温度范围。

易冲半导体为比亚迪与华为联合推出的快充技术提供解决方案

在 汽车 领域，易冲半导体也为比亚迪与华为联合推出的50W超级无线快充技术提供了整套解决方案。易冲半导体2012年开发出全球首款车载前装无线充电方案，并在TOYOTA四款车型上成功量产，持续出货至今，本次推出的50W无线充电车载前装解决方案，更是在第一代产品经验的基础上，基于量产出货超千万颗的IC而打造的车规级芯片CPSQ8100开发。CPSQ8100专为无线充电系统设计，将低功耗部分全部集成，包含无线充电协议，MOS驱动电路，Q值检测，解调电路等。

无线充电时代风暴早早来袭，国内外芯片厂商也积极布局，看透无线充电无线又无限的发展趋势，笃定的走在自己的道路上。相信在这场风暴里，他们也可以描绘一幅无线充电时代的蓝图。

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