【导读】氮化镓(GaN)器件凭借自身独特的高开关频率、高功率密度和高转换效率等优势在移动设备PD充电器市场找到其商用价值。华为和小米等知名品牌在手机充电器上使用GaN充电方案，可以说，GaN充电器大有替代传统充电器的趋势。

为进一步了解GaN充电器应用及解决方案，我爱方案网记者在5G&半导体产业高峰会采访深圳市芯茂微电子有限公司副总经理龙波。

深圳市芯茂微电子有限公司副总经理龙波

芯茂微电子是一家专注于AC-DC电源控制技术研究的国产品牌供应商。以物联网、智能家居、消费类电子、通信、计算机、机器人、无人机、电力电子、医疗电子等为目标市场，主要聚焦在BICMOS、BCD工艺平台进行产品的研发，具有自主知识产权的“700V BCD模拟高压混合工艺”，拥有数十项国内发明专利及海外PCT，2010年获得国务院颁发“国家科技进步二等奖”、2017年获得招商银行“千鹰展翼最具投资潜力奖”、2018年参与深圳市技术攻关项目、获得第十三届（2018年度）中国半导体创新产品和技术大奖等。

GaN充电技术将立足于市场

2020年可以说是氮化镓开辟市场的一年。在作为消费类电子风向标的手机行业中，有多家知名手机品牌推出了基于手机、笔记本电脑快充的氮化镓充电器。按此发展趋势，在未来几年中，氮化镓快充将作为各大主流手机厂商的标准配件。

氮化镓(GaN)作为第三代半导体器件，近年来逐渐进入电源应用领域，相比传统的硅器件，氮化镓器件可工作在更高的开关频率，提升功率密度，从而带来系统整体体积和重量的减小。龙波表示，采用氮化镓(GaN)器件的便携式充电器以体积小、重量轻、充电速度快等优势受到了市场消费者的青睐，解决了当下市场的“充电焦虑症”。应用GaN技术，可为消费电子市场提供更为紧凑、轻巧的大功率输出USB PD充电器，利用这一新技术，大部分移动设备都可以实现更快速充电的目标。

芯茂微电子涉足电源行业多年，走在市场前端

在2012年，芯茂微开始跨入电源行业，其优势在于团队技术多年的电源研究、人才多、有多项专利、完整的工艺、通过与美国技术企业和国内技术大学合作研究，不断对电源技术的探究与应用。在对于未来电源的发展，龙总表示电源往体积更小，功率更高等方面发展，对于DSP电源也有可能往该方面发展。

谈及公司今年出货量，由于受到疫情影响，上半年出货量受到影响，下半年电源市场需求旺盛，部分原因是受美国对华为的打压因素，同时有几家大公司在大量备货，产能较紧，部分订单已排到明年。

今年芯茂微推出的GaN充电解决方案，前期公司团队通过对市场的调查，再对GaN充电技术的探究。如今消费电子市场电源快充越来越依赖，该方案克服了可生产性，已有多家电商公司进行合作，已陆续出货。

根据Yole对GaN应用的细分市场预测，从2019年开始，GaN在电源应用领域开始快速增长，预计到2022年将超过2亿美元，其中移动设备快充充电器是其主要驱动力。很多厂商和市调机构都看好氮化镓器件在PD充电器市场的增长潜力。

图：GaN器件的主要应用市场增长及规模，其中非汽车的电源应用增长最快。(来源：Yole）

GaN技术的发展挑战

由于GaN是新材料和新技术，需在市场推广应用展现优势，还面临着一定的技术困难和挑战。龙波表示，在第三代半导体设计中，氮化镓充电器的最大挑战主要包括：

1、器件封装设计及散热要求；

2、氮化镓器件的驱动比硅器件要求更高，需要应对驱动所带来的各种挑战；
3、高频率下EMI问题，如何优化设计才能达到传导和辐射EMI测试要求；

4、器件及系统可靠性；

5、如何实现不同的器件(电阻、电容和二极管等)的单片工艺整合;

6、应用成熟度上还需对GaN的设计与调试进行经验积累；

7、 PCB布局。

对于GaN充电器的发展展望

龙波认为目前的第三代半导体设计处于摸索研究阶段，公司将不断研究，通过国内大学、国外企业的合作研究，不断突破GaN技术瓶颈，这也将是一个重大过程。

随着GaN技术的发展与应用，在未来的电源市场中，GaN充电技术将逐渐取代传统充电器，让我们拭目以待！