氮化镓成“十四五规划”重点项目，16家芯片原厂曝光

从2018年开始，多款基于氮化镓技术开发的快充充电器相继量产，氮化镓也正式开启了在消费类电源领域商用。

近日，氮化镓半导体材料被正式写入“十四五规划”中，这就意味着氮化镓产业将在未来的发展中获得国家层面的大力扶持，前景十分值得期待。

氮化镓（gallium nitride，GaN）属于第三代半导体材料，其运行速度比传统硅（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。

氮化镓新技术应用领域广阔，覆盖5G通信、人工智能、自动驾驶、数据中心、快充等等，这其中快充市场发展最为迅猛，成为先进技术普惠大众的一个标杆应用，可谓是人人都能享受到新技术从实验室走向市场的便利；而快充出货量、需求量庞大，也反哺了氮化镓技术的不断迭代。快充与氮化镓，堪称天生一对。

凭借优秀的性能，两年来氮化镓技术在快充电源方面的发展一路突飞猛进，普及速度十分快，获得越来越来越多品牌客户和消费者的认可。而作为氮化镓快充的核心器件，GaN功率芯片也一直都是大家关注的焦点。

充电头网通过长期跟踪调研了解到，近两年时间里，业内GaN功率芯片供应商也从起初的一两家迅速增长至十余家。今天这篇文章就是带大家详细的了解一下当前快充领域的氮化镓功率芯片领域的主要玩家。

众多厂商入局氮化镓功率器件

面对日益增长的快充市场，全球范围内已有纳微、PI、英诺赛科、英飞凌、意法半导体、Texas Instruments、GaNsystems、艾科微、聚能创芯、东科半导体、氮矽 科技 、镓未来、量芯微、Transphorm、能华、芯冠 科技 等16家氮化镓功率芯片供应商。

值得一提的是，英诺赛科苏州第三代半导体基地在去年9月举行设备搬入仪式。这意味着英诺赛科苏州第三代半导体基地开始由厂房建设阶段进入量产准备阶段，标志着全球最大氮化镓工厂正式建设完成，同时也预示中国功率半导体步入一个崭新时代。

充电头网通过整理了解到，目前市面上合封氮化镓芯片可分为以下四种类型：

控制器+驱动器+GaN：这种方式以老牌电源芯片品牌PI为代表，其基于InSOP-24D封装，推出了十余款合封主控、氮化镓功率器件、同步整流控制器等的高集成氮化镓芯片，PowiGaN芯片获众多品牌青睐，成为了合封氮化镓快充芯片领域的领导者。

此外在本土供应商中，东科半导体率先推出两款合封氮化镓功率器件的主控芯片DKG045Q和DKG065Q， 对应的最大输出功率分别为45W和65W。这两款芯片在节约系统成本，加速产品上市方面均有着巨大的优势，并有望在2021年量产。

驱动器+GaN：这种合封的氮化镓功率芯片以纳微半导体为主要代表，其为业界首家推出内置驱动氮化镓功率芯片的厂商，凭借精简的外围设计，获得广大工程师及电源厂商青睐，在2020年底，达成芯片出货量突破1300万颗的好成绩。

驱动器+2*GaN：合封两颗氮化镓功率器件以及驱动器的双管半桥产品，其集成度较传统的氮化镓功率器件更高。这类产品应用于ACF架构，以及LLC架构的氮化镓快充产品中，可以实现更加精简的外围设计。目前纳微半导体、英飞凌、意法半导体等厂商在这类合封氮化镓芯片方面均有布局。

驱动器+保护+GaN：纳微半导体近期推出了新一代氮化镓功率芯片NV6128，集成GaN FET、驱动器和逻辑保护器件。将保护电路也加入氮化镓器件中，通过整合开关管和逻辑电路，可得到更低的寄生参数以及更短的响应时间。该芯片可以实现数字输入，功率输出高性能，电源工程师可基于此设计出更快更小更高速的电源。

氮化镓芯片品牌盘点

以下排名不分先后，仅按照品牌首字母排序，方便读者查阅。

ARK艾科微

艾科微电子专注于高功率密度整体方案开发, 并以解决高功率密度电源系统带来的痛点与瓶颈为使命, 核心团队具备超过 20 年专业经验于功率半导体产业, 我们透过不断的创新及前瞻的系统架构并深入结合功率器件及高效能封装, 来实现高品质、高效能与纯净的电源系统，以满足市场对未来的需求。

艾科微在AC/DC 快充方案上不仅推出原副边芯片, 另有自主的开发MOSFET功率器件。伴随各种应用上电子产品针对高功率密度之强烈需求，我们承诺持续投资、创新、研发并一同与我们的合作伙伴引领市场、开创未来。

Cohenius聚能创芯

青岛聚能创芯微电子有限公司成立于2018年7月，公司坐落于青岛国际创新园区，主要从事第三代半导体硅基氮化镓（GaN）的研发、设计、生产和销售，专注于为业界提供高性能、低成本的GaN功率器件产品和技术解决方案。

聚能创芯掌握业界领先的GaN功率器件与应用设计技术，致力于整合业界优势资源，打造GaN器件开发与应用生态系统，为PD快充、智能家电、云计算、5G通讯等提供国产化核心元器件支持。

背靠上市公司赛微电子（300456）与知名投资基金支持，聚能创芯建立了业界领先的管理和技术团队。在产品研发与量产过程中，始终坚持高品质与高可靠性的要求。在得到合作伙伴广泛认同的同时，逐步成为第三代半导体领域的国际知名企业。

在消费类电源领域，聚能创芯面向快充应用国产化GaN材料和器件技术解决方案，并基于现有的氮化镓功率器件推出全新65W、100W、120W氮化镓快充参考设计。

Corenergy能华

江苏能华微电子 科技 发展有限公司是由留美归国博士于2010年创建。团队汇集了众多海内外的专业人才，是一家专业设计、研发、生产、制造和销售高性能氮化镓外延、晶圆、器件及模块的高 科技 公司。

氮化镓（GaN）是新一代复合半导体的代表，江苏能华已建立了GaN功率器件生产线。项目计划总投资50个亿，分期投资。预计第一期投资超10个亿。公司于2017年搬入张家港国家再制造产业园，新厂房占地3万平方，拥有万级、千级以及百级的无尘车间，并配备有先进的生产设备以及专业的技术人员。

DANXI氮矽 科技

成都氮矽 科技 有限公司是一家专注于第三代半导体氮化镓功率器件与IC研发的 科技 型公司，专注于氮化镓功率器件及其驱动芯片的设计研发、销售及方案提供，公司两位创始人均拥有超过5年的氮化镓领域相关研发经验。

氮矽 科技 于2020年3月发布国内首款氮化镓超高速驱动器DX1001，同年4月推出国内多款量产级别的650V氮化镓功率芯片DX6515/6510/6508，搭配该公司的驱动芯片，进军PD快充行业。

值得一提的是，氮矽 科技 还推出了业内最小尺寸、最强散热能力的650V/160mΩ氮化镓晶体管，引领氮化镓产业革命。基于现有的氮化镓功率器件，氮矽 科技 推出4套国产GaN快充参考设计，丰富快充电源工程师的产品选型需求。

DONGKE东科

安徽省东科半导体有限公司于2009年成立，总部位于安徽省马鞍山市，主要从事开关电源芯片、同步整流芯片、BUCK电路电源芯片等产品研发、生产和销售；并成立深圳及无锡全资子公司和印度公司，负责全球市场销售及技术支持。

东科半导体在北京、青岛、无锡、深圳多地成立研发中心，多名海归博士主持研发 探索 ，在安徽马鞍山拥有2万平方米的封装车间和品质实验室，拥有DIP-8/SOP-8/SM-7/SM-10/TO-220等多种产品封装能力；在东科半导体总部成立的马鞍山集成电路国家实验室，具备对芯片进行开封、失效分析、中测、划片、高低温测试等多种分析能力，为公司产品品质和供货提供可靠保障。

针对快充领域的应用，东科半导体推出了业界首颗合封氮化镓功率器件的电源芯片，成为了国产氮化镓快充发展史上的里程碑。

GaN system氮化镓系统公司

GaN Systems于2008年成立于加拿大首都渥太华，创始人是前北电的资深功率半导体专家。公司专注于增强型氮化镓功率器件的开发，提供高性能、高可靠性的增强型硅基GaN HEMT功率器件。

GaN Systems拥有专利的GaN芯片设计，GaNPx 芯片级封装技术和市场上最全的650V和 100V产品系列，涵盖了从小功率消费电子到几十kW以上工业级电源应用。

GaN Systems采用无晶圆厂模式，与世界级代工厂和供应链合作。产品自2014年开始量产以来，在全球范围服务超过2000家客户。在中日韩和北美及欧洲设有销售分公司和应用支持。据了解，目前GaN Systems的氮化镓功率芯片已经进入飞利浦快充供应链。

GaNext镓未来

珠海镓未来 科技 有限公司成立于2020年10月，公司致力于第三代半导体GaN-on-Si器件技术创新和领先。通过高起点、强队伍等，实现GaN技术的国产化，推动GaN器件的技术的*，并且通过电源系统的创新设计，实现能源的绿色、高效利用。

公司创始团队由3位资深GaN-on-Si技术/产业专家构成，以深港微电子学院于洪宇教授和美国知名氮化镓公司研发VP领衔，前华为GaN产业共同创始人加盟，构建了完整的技术、制造、市场的铁三角，厚积薄发。通过成熟领先的产品，推动GaN技术国产化，依托中国巨大电源应用市场和国家第三代半导体产业政策的支持，向氮化镓产业顶峰进军，助力国家第三代半导体产业目标的突破。

GaNPower量芯微

苏州量芯微半导体有限公司是加拿大GaNPower International Inc.在中国注册成立的公司。GaNPower于2015年在加拿大成立，总部位于加拿大温哥华市。GaNPower是全球氮化镓功率器件行业的知名公司，目前产品主要为涵盖不同电流等级及封装形式的增强型氮化镓功率器件及氮化镓基电力电子先进应用解决方案。

苏州量芯微半导体公于2019年荣获苏州工业园区第十三届金鸡湖 科技 领军人才称号；《氮化镓功率器件及相关产业化应用》被列为政府重点扶持项目。公司的氮化镓功率器件产品荣获行业权威大奖：2020年ASPENCORE中国IC设计成就奖之年度功率器件奖。公司目前拥有40项美国和中国的专利及申请。

据悉，量芯微半导体已经推出650V氮化镓功率器件，适用于45W-300W快充。

Innoscience英诺赛科

英诺赛科 科技 有限公司成立于2015年12月，国家级高新技术企业，致力于研发和生产8英寸硅基氮化镓功率器件与射频器件；英诺赛科是全球最大的氮化镓功率器件IDM 企业之一， 拥有氮化镓领域经验最丰富的团队、先进的8英寸机台设备、加上系统的研发品控分析能力，造就英诺赛科氮化镓产品一流品质和性能的市场竞争优势。

自从2017年建立全球首条8英寸增强型硅基氮化镓功率器件量产线以来， 目前英诺赛科已经发布和销售多款650V以下的氮化镓功率器件，产品的各项性能指标均达到国际先进水平，能广泛应用于多个新兴领域， 如快充、5G 通信、人工智能、自动驾驶、数据中心等等。

目前，英诺赛科已经建成了全球最大的氮化镓工厂，在USB PD氮化镓快充市场，英诺赛科650V高压氮化镓功率器件已经在努比亚、魅族、MOMAX、ROCK等众多知名品牌产品中得到应用，并在近期推出第二代InnoGaN产品，性能较上一代有显著提升。

此外，英诺赛科还推出了多款低压GaN功率器件，适用于同步整流、DC-DC电压转换以及激光雷达等领域。在全球市场中，英诺赛科是少有具备氮化镓高压、低压全品类产品线的IDM芯片原厂。

infineon英飞凌

英飞凌 科技 股份公司是全球领先的半导体 科技 公司，我们让人们的生活更加便利、安全和环保。英飞凌的微电子产品和解决方案将带您通往美好的未来。2020财年（截止9月30日），公司的销售额达85亿欧元，在全球范围内拥有约46,700名员工。2020年4月，英飞凌正式完成了对赛普拉斯半导体公司的收购，成功跻身全球十大半导体制造商之一。

英飞凌电源与传感系统事业部提供应用广泛的电源、连接、射频（RF）及传感技术，让充电设备、电动工具、照明系统在变得更小、更轻便的同时，还能提升能效。新一代的硅基/宽禁带半导体解决方案（碳化硅/氮化镓）将为5G、大数据及可再生能源应用，带来前所未有的突出性能和可靠性。

高精度XENSIV 传感器解决方案为物联网设备赋予了人类的感官功能，让这些设备能够感知周遭的环境，并做出“本能”反应。音频放大器产品扩充了电源与传感系统事业部的产品线，让智能音箱及其它音频应用设备能够提供卓越的音质体验。

Navitas纳微

纳微半导体是全球领先氮化镓功率IC公司，成立于2014年，总部位于爱尔兰，拥有一支强大且不断壮大的功率半导体行业专家团队，在材料、器件、应用、系统、设计和市场营销方面，拥有行业领先的丰富经验，公司创始者拥有320多项专利。

GaNFast功率IC将GaN功率（FET）与驱动，控制和保护集成在一起，可为移动、消费电子、企业、电动交通和新能源市场提供更快的充电，更高的功率密度和更强大的节能效果。纳微在GaN器件、芯片设计、封装、应用和系统的所有方面已发布和正在申请的专利超过120项，已完成生产并成功交付了超过1300万颗GaNFast氮化镓功率IC，产品质量和出货量全球领先。

近期，纳微半导体也推出了最新一代氮化镓功率芯片NV6128，内置驱动和保护功能，适用于大功率快充产品。凭借优异的产品性能，纳微半导体已经成为小米、OPPO、联想、戴尔、LG等众多知名品牌的氮化镓芯片供应商，基于GaNFast芯片开发的产品多达百余款。

PI

Power Integrations 是一家专注于高压电源管理及控制领域的高性能电子元器件及电源方案的供应商，总部位于美国硅谷。

PI所推出的集成电路和二极管为包括移动设备、家电、智能电表、LED灯以及工业应用的众多电子产品设计出小巧紧凑的高能效AC-DC电源。SCALE 门极驱动器可提高大功率应用的效率、可靠性和成本效益，其应用领域包括工业电机、太阳能和风能系统、电动 汽车 和高压直流输电等。

自1998年问世以来，Power Integrations的EcoSmart 节能技术已节省了数十亿美元的能耗，避免了数以百万吨的碳排放。由于产品对环境保护的作用，Power Integrations的股票已被归入到由Cleantech Group LLC及Clean Edge赞助的环保技术股票指数下。

充电头网拆解了解到，PI的氮化镓芯片已被小米、OPPO、ANKER、绿联、belkin等多个品牌的快充产品采用。此外，PI还推出了全新的MinE-CAP IC，用于快充充电器时，体积可缩小40％。

ST意法半导体

意法半导体（STMicroelectronicsST）是全球领先的半导体公司，提供与日常生活息息相关的智能的、高能效的产品及解决方案。意法半导体的产品无处不在，致力于与客户共同努力实现智能驾驶、智能工厂、智慧城市和智能家居，以及下一代移动和物联网产品。享受 科技 、享受生活，意法半导体主张 科技 引领智能生活（life.augmented）的理念。意法半导体2018年净收入96.6亿美元，在全球拥有10万余客户。

目前，ST意法半导体推出了一款GaN半桥器件，内置驱动器和两颗氮化镓，并基于该芯片推出了一套推出65W氮化镓快充参考设计。

Texas Instruments德州仪器

德州仪器 （Texas Instruments）是全球领先的半导体公司，致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片。数十年来，TI一直在不断取得进展，推出的80000多种产品可帮助约100000名客户高效地管理电源、准确地感应和传输数据并在其设计中提供核心控制或处理，从而打入工业、 汽车 、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。

2020年11月10日，德州仪器推出了650V和600V两款氮化镓功率器件，进一步丰富拓展了其高压电源管理产品线。与现有解决方案相比，新的GaN FET系列采用快速切换的2.2 MHz集成栅极驱动器，可帮助工程师提供两倍的功率密度和高达99％的效率，并将电源磁性器件的尺寸减少59％。

Transphorm

Transphorm公司致力于设计、制造和销售用于高压电源转换应用的高性能、高可靠性的氮化镓（GaN）半导体功率器件。Transphorm持有数量极为庞大的知识产权组合，在全球已获准和等待审批的专利超过1000多项 ，是业界率先生产经JEDEC和AEC-Q101认证的GaN FET的IDM企业之一。

得益于垂直整合的业务模式，Transphorm公司能够在产品和技术开发的每一个阶段进行创新——包括设计、制造、器件和应用支持。充电头网拆解了解到，此前ROMOSS推出的一款65W氮化镓充电器内置的正式Transphorm公司的GaN器件。

XINGUAN芯冠 科技

大连芯冠 科技 有限公司是全球领先的第三代半导体氮化镓外延及器件制造商，致力于硅基氮化镓外延与功率器件的研发、设计、生产和推广，拥有先进的外延材料与功率器件生产线，提供650V全规格的功率器件产品，电源功率的应用覆盖几十瓦到几千瓦范围。广泛应用于消费类电子（快充、大功率适配器等）、工业电子与 汽车 电子等领域。

芯冠氮化镓功率器件的特点是兼容标准MOS驱动，应用设计简单；抗击穿电压高达1500V以上，使用安心。

充电头网总结

从三年前GaN技术开始在消费类电源领域商用，到如今市售GaN快充已经多达数百款，市场发展速度可谓是突飞猛进。这一方面是借助各大手机、笔电厂商陆续入局的产生的品牌影效应，另一方面也离不开氮化镓快充生态的日趋完善。

就充电头网本次不完全统计，已经布局快充市场的氮化镓芯片供应商已经多达16家，方案多达数百款；并且涵盖了多样化的封装方式，完全可以满足当前快充电源市场对核心器件的选型需求。

相信随着国家十四五规划对氮化镓产业的大力扶持，入局氮化镓功率芯片的厂商数量将越来越多。不仅产品类型将会的得到进一步完善，更重要的是当氮化镓产业呈现规模化发展后，电源厂商开发氮化镓快充的成本将会得到优化；而氮化镓功率芯片也将成为越来越多高性能快充电源产品的首选。

在电源设计中，为提高能效，通常采用同步整流，即用mosfet取代二极管整流器，从而降低整流器两端压降和导通损耗，提供更高的电流能力，实现更高的系统能效。然而，传统的同步整流在用于llc谐振转换器时，会有不少的技术挑战，如：1) 由于不同工作频率造成最小导通时间设置的困难2) 由于杂散电感造成过早的同步整流关断，导通损耗增加3) 轻载条件下由于电容电流尖峰导致同步整流电流反向，最终对系统产生不良影响。安森美半导体最新推出的同步整流控制器fan6248，优化用于llc谐振转换器，完美地解决上述挑战，适用于高能效服务器和台式电脑电源、大屏液晶电视及显示器电源、网络和电信电源、高功率密度适配器、高功率led照明等等。

     传统的同步整流用于llc谐振转换器的技术挑战

     1、最小导通时间设置的困难

     最小导通时间用以避免杂讯的干扰。谐振电路的工作频率会因轻载和重载而有所不同。若根据重载条件设置最小导通时间，会因轻载时的最小导通时间太大而延迟关断同步整流反之，则会因重载时的最小导通时间太小，由开关噪声导致异常关断。因此，需要自调节的最小导通时间解决这一挑战。

      2、杂散电感的影响

      器件采用不同的封装会有不同的杂散电感，而杂散电感会导致同步整流关断时的正偏置vls，过早的关断同步整流，固定的关断阈值电压导致较长的本体二极管导通，增加导通损耗。因此，需要自调节的关断阈值电压。

      3、在轻载条件下同步整流电流反向

      由于在轻载条件下，谐振电容电压幅值不是足够大，激磁电流向谐振电容充电，在充电器件mosfet开关转换产生电容电流尖峰，导通同步整流电流延迟，如果在转换期间由电容电流尖峰开启同步整流，会导致同步整流电流反向。因此，需要自调节的延迟开启同步整流。

      为了解决上述挑战，安森美半导体推出先进的同步整流控制器fan6248。

      fan6248具有反击穿保护特性，确保可靠的同步整流，其独特的自调节死区时间控制补偿寄生电感以保持恒定的死区时间，而不受输出负载和杂散寄生电感的影响，这有助于最小化本体二极管导通和最大化能效。轻载时当电容电流足以预先导通mosfet时，fan6248检测到同步整流器的电流反向。通过增加在轻载条件下的导通延迟，可避免这样的运行模式，提供安全、稳定和高效的工作。fan6248有一个自调节最小导通时间电路，以更好地抗噪。它有两个同步整流mosfet门极驱动，专用的100 v 额定输入用于检测各同步整流 mosfet的漏源电压。支持达700千赫的高频工作。节能模式下的工作电流低，典型值350 ua。工作电压范围4.5 v至30 v。10.5 v的高驱动输出电压可驱动所有mosfet频段到最低的导通电阻。图1所示为fan6248的典型应用电路，在初级端有一个llc控制器。在次级端，配置非常简单，包含一个fan6248控制器和2个外置电阻，在噪声严重的系统中可能需要再添加2个电容。因此，fan6248是个高度集成的控制器，需要最少的外部元件。

      fan6248采用的同步整流关断算法基于混合式控制，利用检测mosfet的漏极节点收到的即时信息和前一周期的信息，以维持最小的死区时间200 ns，获得最佳的能效。该实施可易于用一个简化的电路进行分析，其中关断事件是通过对比漏极电压与一个虚拟的关断阈值vth off来确定。

      1、自调节死区时间控制

      当死区时间超过预期的200纳秒，fan6248内部会自动调低补偿电压voffset，从而提高虚拟的vth off阈值，延长同步整流导通时间，和减少死区时间至接近200 ns。反之，当死区时间少于200纳秒，比较器虚拟的阈值vth off降低，从而缩短同步整流导通时间，和增加死区时间至接近200 ns。因此，该算法使死区时间保持在约200纳秒，而不受输出负载和寄生电感的影响。

      2、自调节最小导通时间控制

      为避免杂讯干扰，同步整流会定义最小导通时间。fan6248有自适应最小导通时间电路。控制器设置的最小导通时间为上一个周期导通时间的50%。在此间隔期内忽略关断触发。

      轻载时，寄生效应引起的电容电流尖峰会导致mosfet被过早激活而误触发同步整流，产生从输出电容器流回同步整流器的反向电流。fan6248控制器增加了轻载时的导通延迟，当检测到电流反向，导通延迟将由满载时的80纳秒增加至轻载时的380纳秒，以避免误触发同步整流和电流反向。

      当在超过240微秒(ha、hb版本)或420微秒(la、lb版本)的一段时间没有检测到开关，fan6248进入节能模式运行。在节能模式下，控制器停止所有开关工作，以减小工作电流和降低功耗，该模式下的工作电流是350 ua。当检测到11个连续的开关周期时，同步整流驱动脉冲再次启用。

       fan6248分为ha和hb两个系列：ha版本的vth off设定在130 mv或228 mv，用于采用较大封装如to220或d2pak的同步整流mosfethb版本的vth off设定在100 mv或175 mv，用于采用较小封装如pqfn或dpak的同步整流mosfet。

      能效测试,我们对fan6248进行了能效测试，其中vin=390 vdc，vout=12 vdc，初级控制器采用ncp1399，满载时频率为110 khz，从测试波形可看到，系统在满载、75%负载、50%负载和25%负载的4个点的平均能效高达96.29%。

     安森美半导体的同步整流控制器fan6248解决了传统的同步整流的技术挑战：专有的自调节死区时间控制可保持恒定的死区时间(200 ns)，不受杂散电感的影响，可采用极小导通电阻的同步整流mosfet，最大限度地减少本体二极管导通，最大化系统的电源能效。反击穿控制确保可靠的同步整流工作。自调节最小导通时间可提供更高抗噪性。其电流反向检测能防止误触发和电流反向，确保轻载时安全和稳定的工作。节能模式下工作电流低实现待机模式低功耗。小封装(soic 8引脚)可减少占板空间和降低成本。强大的门极驱动能力可实现达800 w的高功率系统设计。

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