氮化镓元件来袭，国内半导体企业却有心无力？

随着氮化镓(GaN)不断应用在二极管、场效电晶体(MOSFET)等元件上，不少业内专家直言，电力电子产业即将迎来技术的大革命。氮化镓虽然在成本上仍比传统硅元件高出一大截，但其开关速度、切换损失等性能指标，也是硅元件难以望其项背的。特别是近年来随着氮化镓广泛被应用于手机快充、电源以及5G市场，氮化镓即将引领半导体技术革命的呼声越来越高。

有望于手机快充、5G市场起飞

当下，氮化镓的主要应用市场是手机快充、电源产业。近年来手机快充技术不断发展，已成为智能手机标配，而促进其普及的重要推手便是氮化镓组件。德州仪器(TI)电源管理应用经理萧进皇曾表示：“氮化镓材料具有低Qg、Qoss与零Qrr的特性，能为高频电源设计带来效率提升、体积缩小与提升功率密度的优势，因此在服务器、通讯电源及便携设备充电器等领域受到市场相当不错的回响，应用需求也越来越多。”

为了缩短电池充电时间，缩小快充装置，充电器制造商必须改用氮化镓组件来实现产品设计。据了解，氮化镓制程已经吸引台积电等晶圆代工业者投入。戴乐格(Dialog)便是与台积电合作，利用台积电标准化的650V硅上氮化镓(GaN-On-Silicon)制程技术，针对消费性市场推出可大规模量产的解决方案。

此外，无线电通信也非常需要高性能的氮化镓半导体组件。在去年年底举行的MACOM媒体见面会上，MACOM无线产品中心资深总监成钢曾表示，MACOM推出的第四代的氮化镓产品峰值效率达到70%，即是说如果让中国现在所用的4G基站均采用氮化镓而不是传统的LDMOS，按照6毛钱一度电，7x24小时运营来计算，其可为运营商一年节省23亿元电费，如果是效率更低的2G、3G成本将节约更多。

而对于正在落实中的5G通信，氮化镓技术同样起到了极大的推动作用。5G移动通信将从人与人通信拓展到万物互联，预计2025年全球将产生1000亿的连接，需求成长能力十分可观。但显然5G技术的门槛相对更高，不仅需要超带宽，更需要高速接入，低接入时延，低功耗和高可靠性以支持海量设备的互联。而氮化镓器件拥有更高的功率密度、更高效率和更低功耗，刚好能够满足5G通信对于半导体元器件性能的要求。

国企有心无力?急需建立氮化镓产业链

氮化镓作为新一代元件，国内外企业都在积极布局。虽然早在2000年我国便开始了以氮化镓和碳化硅为代表的宽禁带半导体电力电子器件的研发工作。但我国氮化镓核心材料、器件原始创新能力仍相对薄弱，目前氮化镓方面的核心技术主要集中在国外企业手上。

目前国内在只有极少数的公司在氮化镓有深入的研究，更别说具备氮化镓晶片生产能力，其中华为、中兴等巨头都是选择通过与MACOM形成战略合作伙伴关系，并且只是将硅基氮化镓产品应用于打造基站方面。相对于氮化镓的巨大潜力，国内企业似乎陷入了有心无力的僵局。

作为国内乃至全球为数不多的具备氮化镓晶片生产能力的公司，苏州纳维科技总经理徐科认为氮化镓的未来市场是一个数万亿美元的市场，但也指出国内更需要的是建立氮化镓产业链，发展氮化镓的产业链——在整个产业链中，国内在氮化镓基底的器件研发和生产上仍然面临断层。

总的来说，在手机快充的需求带动与5G通信的落实效应下，氮化镓组件的市场前景十分广阔，相信经济规模很快就会出现。在这个机遇时刻，企业要加快布局，不仅要加强研发，推出相关氮化镓组件产品，更要对重要应用市场——手机快充、5G通信、电源等加大投资力度，建立起产业链，同时形成以氮化镓为依靠的半导体产业体系。

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前不久，华为终于发布了旗下P50系列手机，与此同时，华为还上架了一款66W氮化镓充电器，399元的定价一点也不便宜，那么同样是氮化镓充电器，为什么华为卖399元，而小米只卖149元？本篇就让我们聊一聊。

什么是氮化镓充电器？

在了解氮化镓充电器之前，我们得先了解什么是氮化镓。氮化镓是一种无机物，化学式为GaN，是氮和镓的化合物，属于第三代半导体材料，这种材料的优势主要体现在开关频率高、禁带宽度大、导通电阻低，使用氮化镓材料的充电器具有体积小、负荷高、损耗低、发热量低等特点。

与苹果笔记本电脑的60W充电器相比，差不多功率的氮化镓充电器体积只有它的一半，而30W功率的氮化镓充电器只有苹果“五福一安”充电器的大小。当然，因为氮化镓充电器的工艺难度大，相较于普通充电器，价格也更高。

同样是氮化镓充电器，华为和小米有什么区别？

两者的重量相差不大，均为105g左右，横截面大小也比较接近，小米充电器长度约72mm，华为充电器长度约62mm，华为充电器体积占优，不过小米充电器的插脚支持折叠，算是各各具优势。

华为充电器配有三个接口，两个USB-A接口和一个USB-C口，不过需要注意的是，其中一个USB-A接口和USB-C接口离得非常近，据华为官方介绍，这两个接口不能同时对外供电，否则可能会引起设备损坏，于是采用了这种设计以防止两条线同时插入。小米充电器配有两个接口，USB-A和USB-C各一个，虽然两款充电器都只能同时给两台设备充电，但华为充电器的兼容性更高。

充电功率方面，两款充电器仅相差1W，几乎可以忽略不计。其中华为充电器USB-A（橙色）接口支持5V3A（15W）、10V4A（40W）、11V6A（66W）；USB-C（橙色）接口支持5V3A（15W）、9V3A（27W）、12V3A（36W）、15V3A（45W）、20V3.25A（65W）；USB-A（紫色）接口支持5V4A（20W）、10V2.25A（22.5W）。值得注意的是，两个USB-A接口或USB-C和USB-A同时输出时，功率分别为40W和22.5W。

小米充电器在单口输出情况下，USB-A接口支持5V2.4A（12W）、9V2A（18W）、12V1.5A（18W）；USB-C接口支持5V3A（15W）、9V3A（27W）、11V5A（55W）、12V3A（36W）、15V3A（45W）、20V3.25A（65W）。值得注意的是，小米充电器在双口输出的情况下，USB-A接口最大输出功率18W，USB-C接口最大输出功率65W。

两款充电器虽然在单接口最大输出功率上相差不大，但双接口同时输出的方案却有很大不同，华为相对保守（高情商），小米更加激进。快充协议方面，两款充电器除了支持自家协议之外，都支持PD、QC 2.0等快充协议，兼容性都比较高。

总结：华为这款充电器399元的价格并不便宜，小米的总输出功率只比华为低1W，双接口同时输出功率比华为高。不仅如此，小米充电器还标配一根双USB-C接口数据线，华为充电器仅有的优势就剩下多一个USB-C接口和更小的尺寸。

你觉得华为这款充电器值得购买吗？如果让你选，你选择华为还是小米？期待你的精彩评论！

从小米推出的65W充电器到OPPO的“饼干”充电器，手机厂商们都力求在充电设备上实现品牌的差异化定位。充电器的充电效率、体积都成为对比过程中的重要参数。

而进一步考察上述两款充电器，就会发现其背后都有一家名为纳微半导体Navitas（以下简称纳微）的公司。

手机充电器仅为氮化镓芯片的应用场景之一。据公开信息显示，目前纳微半导体的产品在个人电脑、数据中心等领域均有商业应用，并正在向太阳能、电动 汽车 等领域拓展。

5月中旬，纳微曾宣布将与Live Oak Acquisition Corp. II合并，预计2021年第三季度末完成交割，届时纳微将通过SPAC方式在美国的全国性证券交易所上市。公开信息显示，合并后的实体预估值为14亿美元。

公告中，纳微表示此次上市预计将筹集约4亿美元的资金，主要用于加速产品开发以及在功率半导体领域内进行市场扩张，包括移动、消费、企业、可再生能源和电动 汽车 /电动交通等领域。

回顾半导体行业的发展 历史 ，新技术与新应用场景的变革总是会深刻影响着行业格局。

硅由双极型转变为MOSFET时（bipolar to MOSFET），催生出了很多新的电源设计公司，PC小型机与移动设备等新应用场景也促使英特尔、高通、英伟达等芯片公司得以飞速发展。

2017年，当时仍就职于安森美半导体的查莹杰接触到了纳微半导体的初创团队。在长达六个月的接触之后，查莹杰意识到氮化镓技术具备着为电力电子行业带来变革的可能性。当年12月，他选择离开就职12年之久的老东家加入纳微，负责其中国区业务。

要推动新技术由概念转变为生意并非易事。2014年，纳微半导体就曾推出世界首款氮化镓功率IC的原型demo，而实际上及至2018年，相关产品才实现了量产化。

谈及氮化镓芯片的发展历程，纳微半导体副总裁、中国区总经理查莹杰告诉界面新闻，2017年之前氮化镓芯片的应用场景集中在 汽车 、服务器电源等大功率场景。由于高可靠性的要求，这些场景中的新产品往往需要很长的开发和验证周期，因此氮化镓并未得到大批量的应用。

“纳微2018年锁定了以消费市场为突破口的市场战略。”据查莹杰透露，Anker、Aukey、倍思、泽宝等亚马逊电商，以及小米、OPPO、联想、LG、戴尔等手机电脑厂商都相继与纳微达成合作，并发布了多款基于纳微GaNFast IC的小型化充电器。

除应用场景之外，与硅器件相比，氮化镓器件的高成本同样是亟待解决的问题。界面新闻了解到，氮化镓器件的成本主要来自芯片外延的开发与生产、代工（fab process）以及封装三个环节。

为解决这一问题，纳微选择从封装与代工环节入手。目前，为了进一步实现氮化镓的高频特性，纳微使用了专有开发的PDK套件高频封装。在代工方面，由于采用fabless模式，纳微已与台积电等代工厂合作进行晶圆代工。查莹杰表示，未来将与合作伙伴一起进一步提升工艺良率、减小die（裸晶或裸片，是芯片的组成部分。由晶圆切割得来，封装后成为芯片）的面积，降低成本。

值得一提的是，由于纳微产品所使用的代工工艺为6寸工艺，因此受此次缺芯危机的影响较小。据了解，纳微的交货时间可维持在12周左右。

由于中国市场对于消费电子类产品需求旺盛，自2017年6月起，纳微便开始布局中国市场。目前纳微中国的研发人员数量已与海外团队持平，市场支持人员甚至已超过海外团队。

这被查莹杰视作纳微中国充分本土化的证明。与外商相比，本土团队往往被认为在客户服务方面有一定优势。而在查莹杰看来，选择赴美上市的纳微半导体并不存在这一问题。

“纳微中国的技术团队规模已接近并很快超过海外团队”，他强调，“在具备技术背景的同时，我们也具备本土化的野心与作战能力。”据他透露，目前，大中华区市场占到纳微总营收的近90%。未来随着对国际市场的拓展，这一比例可能会降至六至七成。

除消费电子之外，纳微也在针对新能源 汽车 、数据中心、5G基站建设、太阳能逆变等高能耗领域进行拓展。在查莹杰提供的计划时间表中，至2022年，纳微产品将会进入数据中心与服务器领域；2023年将进入太阳能逆变领域；2024年将进入新能源 汽车 领域并开始量产。

由于氮化镓应用生态仍处发展阶段，客户使用氮化镓器件进行产品设计的难度也相对较高，为解决这一问题，纳微在提供器件之余，也会有团队负责跟进客户后续的产品规格定制、设计、量产等环节，以确保客户使用体验。

这也从侧面反映出，氮化镓相关的行业生态尚未完善。查莹杰告诉界面新闻，与氮化镓配套的高频控制器、高频磁芯等设备仍存在缺位的情况。以磁器件为例，目前纳微的氮化镓器件已经能够达到10M以上的开关频率，但目前与之配套的磁器件频率最高值仅为400k至500k。

但另一方面，碳中和话题在国际 社会 上的不断升温对于纳微而言或许会是政策上的利好。与硅芯片相比，氮化镓芯片的二氧化碳排放量相对较少。据纳微统计，到2050年，如果50%以上的硅器件能够转成氮化镓器件，那么整个全球碳排放量可减少10%。

上市之后，产品开发与应用市场拓展会成为纳微的重点方向。而要搭上技术变革的时代浪潮成为新的明星半导体公司，降低氮化镓器件的成本、完善氮化镓的行业生态、拓展新的应用场景都会是纳微所必须要解决的难题。但这些绝非一蹴而就的事，氮化镓芯片的普及，或者说纳微的成长还需要时间。

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