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。

核心观点

产业发展包括三个周期：技术突破红利期、应用实现扩张期和同质竞争普及期。随着技术普及化和应用层面红利开发殆尽，IT产业已经进入同质化竞争的阶段。氮化镓作为一种应用面广泛的“神奇材料”，或将开启IT产业新时代。

技术突破引领产业新周期

产业发展周期一般包括三个阶段。

第一阶段由技术突破开始。这里所说的技术是广义的概念，包括 科技 、材料、生产工艺等的进步和迭代。技术的突破，意味着原来无法满足的需求可以变成现实，或者以更高效、低成本的方式替代既有的方法来满足需求。在这一阶段，谁拥有“核心 科技 ”就能领先市场。当然，技术突破需要大量的研发投入和可行性实验，一旦方向出错可能导致企业之前的积累化为乌有。

相对安全的是第二个阶段，当新技术已经被验明能够创造新需求（或者提高效率），基于新技术和用户使用场景开发出应用（不仅是APP）就成为主要的扩张模式。无论是早年的Wintel联盟，还是开创移动互联网的苹果公司，都是这一阶段收获最多的公司。

到了第三阶段，技术成熟、场景相对固定，拥有成本优势、营销能力和销售能力的公司将成为主流。这一阶段的竞争也更加激励，消费者可以用最低的价格买到产品和服务，甚至享受到“免费的午餐”。而作为供给端的企业，只能在外观、颜色、尺寸、形状等维度进行微创新，激发用户潜在的非刚性需求了。

至此，产业要想继续发展，需要新一轮技术突破来驱动。而此时市场也呼唤新技术早日成熟，以便为用户创造更多的价值。

IT产业面临瓶颈

2007年，在信息技术（特别是移动信息技术）积累到即将突破时，苹果开创了全新的模式，无论是人机交互、APP，或者APP Store生态，都给用户带来了全新的体验和无限的惊喜。直到2014年iPhone 6和iPhone 6 Plus的出现，将之前IT产业积累的技术红利完全释放。期间，海量用户从PC转移到手机，通讯从2G进入到4G，内容服务从门户到分发……作为用户，在这一期间的感觉是生活欣欣向荣，充满了刺激感和新鲜感。

而此后的五年（2014-2019），随着技术普及，应用层面红利开发殆尽，产业进步的发展速度也慢了下来。企业和用户都感觉好像是下了高铁上了公交，内心充满了焦灼的感觉，期盼产业能够更加快速的迭代。

氮化镓或开启IT产业“新风口”

IT产业的发展方向有两个维度，一是速度越来越快，二是成本越来越低。下一次技术突破，将在这两个方向同时取得进步，释放巨大的技术红利，形成新的风口。

新风口源自一种第三代半导体材料——氮化镓（GaN）。这种“神奇材料”由于其自身具备的材料特性，可广泛应用于芯片制造、通讯、快速充电、无线充电、激光雷达（自动驾驶）以及制作Micro LED显示屏等多个方面。

在芯片领域，最新一代的氮化镓芯片，能够以传统芯片一半的体积，实现三倍的性能。

在通讯领域，为了实现更快的速度和更宽的带宽，通讯频段不断向高频迁移，氮化镓器件能够提供高频通讯网络所需要的功率和效能，并以更小的体积、更快的开关速度、更好的散热能力、更高的温度耐受力、更低的能耗成为新一代通讯器件的基础性材料。

在充电领域，氮化镓拥有远快于现代产品的开关速率，并且在高速开关的情况下保持高效率水平，可以将充电器的体积减少一半以上，而且发热量极大的降低。

无线充电也是氮化镓即将实现突破的重要领域。在使用谐振式耦合线圈驱动的无线充电解决方案中，基于氮化镓的器材能够在高频、高压及高功率下工作，而且具有低功耗、低电磁干扰、尺寸纤薄等特点。无线充电100W的技术方案已经成熟，随着供应链和产业链的成熟，即将进入大规模商用阶段。更有甚者，据公开报道，有公司实验成功了300W的无线充电，如果能够规模应用，将让我们全面进入“无线”时代。

氮化镓制作的器件，在无人驾驶领域也拥有广泛的应用前景。激光雷达（LiDAR）是实现无人驾驶的关键设备，它的原理是发出激光脉冲，并接收从物体上反射的激光，再基于全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)在几百米的范围内建立周围环境的模型，尺寸可以精确到厘米级。越快的激光脉冲频率能实现更高的分辨率，而更高的脉冲电流让激光雷达看得更远。氮化镓材器件制作的激光雷达系统能够在极小尺寸上实现以上功能，大大提高了建模的精准度。而且，氮化镓制作的处理器，能够快速地收集、整合、处理来自多个雷达和传感器输入的信号，从而使无人驾驶安全可靠。此外，氮化镓器件还广泛运用于电动 汽车 的 *** 作控制、电压转换、直流交流变频、高强度车灯和充电设备等方面，为实现全方位的无人驾驶提供全面的支持。

利用氮化镓制作的Micro LED显示器材，能够由“花粉粒”大小的芯片，精确控制每个像素独立发光，从而实现在任何角度和任何条件下，屏幕都具有极强的可读性、完美的色彩和均匀自然的亮度（亮度较OLED产品提高30倍），同时还能提供更好的稳定性和更低的能耗。随着Micro LED成本的不断降低，未来将“处处皆是屏幕、时时可以交互”，极大的改变人们获取信息的方式，丰富人们与各种设备交互的场景，真正做到万物互联。

氮化镓器件除了具有卓越的特性，更加重要的是，它可以采用与当前半导体产业链相适应的平面封装结构，随着制造工艺的成熟，总体成本将按照摩尔定律快速降低，性能则翻倍提升。有分析预测，氮化镓器件的成本很快将与传统的硅料器件相当，2019年可能就会迎来这一市场拐点。之后，氮化镓将迅速普及，极大的改变IT产业的“基础设施”。

无论是芯片、通讯器件还是显示器材，氮化镓以一己之力，几乎可以实现整个产业的升级。此外，它还将引领无人驾驶、快速充电产业的迭代，从而实现IT产业外延的扩展。随着新材料的广泛应用，人与人之间、人与万物之间将建立起“即时”的连接，我们正处在这场技术革命的最前沿。

一、长方集团：关联企业晶能光电（董事长作为联合创始人），拥有的硅衬底氮化镓基LED材料与器件技术是一项改写半导体照明历史的颠覆性新技术，具有原创技术产权。

二、星徽精密：公司2019年已上市了氮化镓充电器，并在境内外销售；推出自有品牌Ravpower的氮化镓充电器和无线充电器，其中，采用Navitas氮化镓芯片的充电器体积更小更轻薄。

三、瑞丰光电：20年2月披露，氮化镓基LED芯片是公司运用到的原材料之一。

【拓展资料】

氮化镓概念股票有哪些？

1.三安光电股票600703

2020年2月，公司拟定增建包括高端氮化镓LED衬底、外延、芯片；高端砷化镓LED外延、芯片；大功率氮化镓激光器特种封装产品应用四个产品方向的研发、生产基地。

2.北方华创股票002371

2020年6月11日互动平台回复：公司可以提供GaN刻蚀设备。

3.闻泰科技股票600745

旗下安世集团拥有生产氮化镓相关的技术，安世半导体生产GaN产品车载GaN已经量产，全球最优质的氮化镓供应商之一。

4.兆驰股份股票002429

2020年2月19日公司在互动平台称：兆驰半导体能够独立完成“蓝宝石平片→图案化基板PSS→LED外延片→LED芯片”整个制作流程，有氮化镓外延片，能够提供全面的芯片解决方案。

5.航天发展股票000547

氮化镓芯片的生产与研发是旗下微系统研究院的主要业务之一。

6.士兰微股票600460

公司已建成6英寸的硅基氮化镓集成电路芯片生产线，涵盖材料生长、器件研发、GaN电路研发、封装、系统应用的全技术链。

7.和而泰股票002402

子公司铖昌科技主营业务为微波毫米波射频芯片的设计研发、生产和销售；已掌握成熟的氮化镓相控阵核忧芯片生产工艺，产品已经批量应用于航天、航空等相关型号装备。

8.利亚德股票300296

2017年2月28日公告全资子公司参股美国SAPHLUX，INC.SAPHLUX公司主要生产半极性氮化镓晶元。该公司通过特殊工艺，可以在蓝宝石衬底上有选择性的生长出特定晶面上的氮化镓材料，且具有高质量，低层错，大批量，成本基本等同于现有普通氮化镓晶元的特点，是业内第一家具有商业级半极性材料生产能力的LED材料企业。

9.华润微股票688396

2020年3月4日公司在互动平台称：公司利用现有的全产业链优势，正在从衬底材料，器件设计、制造工艺，封装工艺全方位开展硅基氮化镓的研发工作。

10.易事特股票300376

2020年2月26日公司在互动平台称：易事特作为国家第三代半导体产业技术基地（南方基地）第二大股东及推动产业创新技术发展的核心成员单位，现主要负责碳化硅、氮化镓功率器件的应用技术研发工作。公司已经研发出基于碳化硅、氮化镓器件的高效DC/AC，双向DC/DC新产品。

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