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      工業和信息化部主管 中國電子報社主辦
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      半導體

      氮化鎵充電器為何尚未“人手一充”?

      4月11日,vivo發布折疊屏旗艦X Fold,標配雙Type-C接口氮化鎵充電器,再次引發消費市場對于氮化鎵的關注。2020年2月,小米發布了65W的氮化鎵充電器,小米商城的預約人數一度超過十萬。如此熱度下,主打既能充手機又能充電腦,且更快更小巧的氮化鎵充電器,為何仍未迎來大范圍的市場普及,它有潛力成為人手一個的主流充電產品嗎?

      人均智能終端持有量保證需求

      “使用氮化鎵材料,充電器能量密度更高,尺寸更小巧;雙插口滿足移動差旅場景下多個電子設備同時充電,少帶一個充電器;插頭可折疊,形狀更規則,收納攜帶更從容優雅”——vivo提供的X Fold產品說明,對于其氮化鎵充電器作出如上注解。不難看出,小體積、高功率、多充,是氮化鎵充電器的主要賣點。

      “相比硅,氮化鎵材料具備更高的頻率特性和功率密度,效率更高、導熱更好、功耗更小。在提升功率密度的同時,基于氮化鎵材料的充電器能把體積和尺寸做得更小,達到硅基充電器的30%~50%。我們看到越來越多的消費設備開始使用氮化鎵快充,從去年3月份開始,市面上能看到更高瓦數的氮化鎵充電產品,氮化鎵充電器在消費市場有著廣闊的應用前景?!钡谌雽w產業技術創新戰略聯盟副秘書長耿博向《中國電子報》記者表示。

      在小米發布氮化鎵充電器之前,國內已經有充電器廠商布局并發布了相關產品,深圳市倍思科技有限公司就是其中之一。2018-2019年,倍思團隊在做市場分析和用戶交流時發現,隨著筆記本、超級本等終端設備走俏,用戶持有的數碼產品數量有了明顯的提升,而這些產品各自附贈了充電器。由于筆記本電腦類產品的功率比手機大,其充電器比手機充電器更大,也就更不便于攜帶。

      “多個終端設備加上各自標配的充電器,無論攜帶還是放在家中,都會為用戶帶來不便。作為充電器供應商,我們希望能減少用戶負擔,帶來更好的使用體驗?!鄙钲谑斜端伎萍加邢薰靖笨偨浝黻慅埧巯颉吨袊娮訄蟆繁硎?。

      倍思團隊首先想到的是用一款多口充電器解決手機、筆記本電腦等多種設備的充電需求。但這樣一款充電器勢必要實現比筆記本、手機標配充電器更高的功率,如果基于硅基材料,體積會做得很大,即便能同時給多個設備供電,也違背了團隊希望充電器更加便攜的初衷。

      那么,能否通過新的材料控制充電器的體積呢?通過調研,氮化鎵進入了倍思團隊的視野。在對氮化鎵源頭、發展情況、未來趨勢進行了研判分析,并與氮化鎵原廠進行接觸后,倍思團隊決定將氮化鎵技術用于產品研發。2019年,倍思推出了65W的三口氮化鎵充電器,至今保持著一年一迭代的發布節奏。

      除了多設備趨勢,5G手機的高耗電量,也有望推動氮化鎵充電器的普及發展。

      “5G手機耗電量成倍增大,充電功率的提高對高頻氮化鎵元件有著強烈的需求,相信越來越多的手機廠商會將氮化鎵技術應用至標配充電器?!?TrendForce集邦咨詢分析師龔瑞驕向《中國電子報》指出。

      從上游材料到消費心理均待突圍

      近年來,氮化鎵充電器保持著小步快跑的增長態勢。那么,氮化鎵充電器為什么還沒有實現廣泛的市場普及?

      在采訪中,記者發現,氮化鎵的市場普及,是一個包含成本、技術、競爭格局、消費心理等維度的綜合課題。

      在大部分消費者的認知里,充電器是一款不需要單獨購買的配件,導致消費者對于充電器的重視程度有限。加上氮化鎵充電器的成本普遍高于硅基充電器,這就讓手機廠商很難將其作為手機——尤其是中低端手機的標配充電器。

      “手機是一個高度競爭的行業,OEM廠商對于成本的控制非常嚴格。要把氮化鎵充電器作為手機標配的隨贈充電器,短期內仍有難度?!惫⒉┱f。

      不過,手機充電器的供應方式也正在發生變化。蘋果從iPhone 12開始不再標配充電器。之后,小米也在發布小米11時準備了不含充電器和數據線的標準版,和附贈55W氮化鎵充電器的套裝版,兩款同價,將是否需要充電器的選擇權交給用戶。

      陳龍扣指出,手機廠商對于是否標配充電器有了更加多樣化的策略,這會令消費者更多地留意自己是否需要那么多的充電器,是否需要一款能給多個設備充電的充電器,而后者將為氮化鎵充電器帶來市場機遇。

      對于許多消費者來說,接觸到氮化鎵充電器的契機是手機廠商的推廣。但是,手機廠商利用品牌效應帶火氮化鎵充電器的同時,也讓氮化鎵充電器更早地進入到價格競爭階段,限制了廠商用于提升用戶認知的投入。

      “在手機廠商等‘大買家’的帶動下,氮化鎵充電器這一新生產品,提前進入了價格的充分競爭階段。導致相關廠商沒有足夠的精力或預算去進行產品推廣,而是將更多的注意力放在賣貨PK上,從而降低了氮化鎵產品的用戶認知程度與市場接受速度?!标慅埧郾硎?。

      從可靠性和產業成熟度來看,氮化鎵器件缺乏統一的行業標準,很多廠商還在按照硅的標準來做可靠性把控。

      對此,耿博為記者進行了梳理:從氮化鎵的主要產業鏈環節來看,在襯底長外延材料選擇上,廠商有硅、藍寶石等不同選擇;在技術路線上,面向終端設備的廠商一般會采用增強型器件或級聯型器件,兩者的技術路線和方案又有差異。在封裝層面,有的廠商將氮化鎵器件集成在一個硅片上,有的采用合封方案。這也導致了氮化鎵充電器在使用標準和上下游磨合方面缺乏一致性。

      陳龍扣也表示,氮化鎵還處在產品技術持續優化沉淀的過程中,在溫控水平、成本控制等方面有待進一步提升。

      “到底先有市場接受程度的提升產生的海量訂單,繼而促使半導體器件及材料的成本下降,還是先把半導體的成本控制下來,再去做市場推廣——作為新產品,氮化鎵的產業上下游之間正處于一種動態發展的狀態,有待氮化鎵供應鏈企業和品牌方充分合作,理順供應與市場的關系?!标慅埧壅f。

      供應鏈和品牌方需兩頭發力

      對于消費市場來說,氮化鎵充電器仍是新興產品。無論是供應商還是品牌方,都需要圍繞氮化鎵充電產品的新特質,在布局思維和發展策略上進行調整。

      在供應鏈層面,工程師對于氮化鎵器件的設計和調試,還有一個經驗積累的過程。如何平衡工藝、成本、可靠性的關系,需要供應鏈企業進一步的探索和考量。

      “氮化鎵帶來了充電效率和能量密度的改變,器件設計的拓撲結構也要一起變,控制IC、PCB走線,如何降低電磁干擾、紋波干擾等,都需要調整。產業鏈企業要通盤考慮系統可靠性、可制造性、成本的關系,找到平衡點?!惫⒉┱f,“當氮化鎵的制造工藝和設計趨于成熟,質量和良率趨于穩定,它的成本會更容易被市場接受?!?/p>

      “從現階段來看,氮化鎵仍需要提升供應鏈成熟度和建立產能,不斷降低成本并優化方案設計,才能進一步擴大市場份額?!饼徣痱湼嬖V記者。

      對于氮化鎵技術和制造工藝的改進,要底層技術和周邊技術的布局。陳龍扣指出,電腦和手機一直在強調計算架構的創新,如何將這種創新與新材料氮化鎵結合起來,讓氮化鎵走得更遠,需要產業鏈不斷的研究創新。

      “以手機為例,其核心技術指標在不斷提升,比如內存越來越大、CPU核心數越來越多,同時SoC集成度等周邊技術也在持續改進。氮化鎵也要持續布局核心技術和周邊技術,這是一個多維度的事情?!?陳龍扣表示,“接下來,我們會不斷改善、開發周邊技術,與氮化鎵結合起來,疊加產生更強的性能提升。同時,探索氮化鎵在不同領域的應用,從充電器向車充、儲能、充電寶等產品拓展?!?/p>

      在供應鏈不斷進行技術優化和產品打磨的同時,直接觸達用戶的品牌方,也要在提升氮化鎵產品認知方面發揮作用,打造用戶反饋與產品提升之間的良性閉環。

      “氮化鎵在消費市場的發展,需要品牌方和產業鏈兩頭發力。一方面,讓更多的有技術沉淀和信心的品牌在氮化鎵上持續投入,做出更多類型的氮化鎵產品并做好推廣。另一方面,產業鏈各環節企業要不斷地提升良率、降低成本,把產品價格控制下來、性能提升上去。當氮化鎵產品能夠滿足用戶的需求,且充分被用戶接觸和認知,市場的爆發點才會到來?!标慅埧壅f。

      責任編輯:趙強


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