氮化鎵快充控制晶片被國外這三大巨頭壟斷，期待國產突破!

氮化鎵快充充電器已經在手機充電器市場初出茅廬，未來將是後浪推前浪取得傳統矽基晶片充電器。

氮化鎵（gallium nitride，GaN）是下一代半導體材料，其運行速度比舊式慢速矽（Si）技術加快了二十倍，並且能夠實現高出三倍的功率，用於尖端快速充電器產品時，可以實現遠遠超過現有產品的性能，在尺寸相同的情況下，充電速度提高了三倍。氮化鎵（GaN），是由氮和鎵組成的一種半導體材料，因為其禁帶寬度大於2.2eV,又被稱為寬禁帶半導體材料，在國內也稱為第三代半導體材料。氮化鎵比矽禁帶寬度大3倍，擊穿場強高10倍，飽和電子遷移速度大3倍，熱導率高2倍。這些性能提升帶來一些的優勢就是氮化鎵比矽更適合做大功率高頻的功率器件，同時體積還更小，功率密度還更大。

氮化鎵快充控制晶片設計技術難點

氮化鎵器件因比傳統的矽器件的開關速度更快、通態電阻（RDS-on）低、驅動損耗更小，在小型化電源等需要更高頻率的應用場合中，相較於傳統矽器件具有無可比擬的高轉換效率和低發熱特性。這也成為了氮化鎵替代傳統矽器件的重要原因，並讓氮化鎵成為未來功率器件的主流發展方向。但是作為一種新型半導體材料器件，因為GaN功率器件驅動電壓範圍很窄，VGS對負壓敏感，器件開啟電壓閾值（VGS-th）低1V~2V左右，極易受幹擾而誤開啟。所以相較傳統矽器件而言，驅動氮化鎵的驅動器和控制器需要解決更多的技術問題。

據了解，目前市面上除了少數內置驅動電路的GaN功率器件對外部驅動器要求較低之外，其他大多數GaN功率器件均需要藉助外部驅動電路。

沒有內置驅動電路而又要保證氮化鎵器件可靠的工作並發揮出它的優異性能，除了需要對驅動電路的高速性能和驅動功耗做重點優化，還必須讓驅動器精準穩定的輸出驅動電壓，保障器件正確關閉與開啟，同時需要嚴格控制主迴路上因開關產生的負壓對GaN器件的影響。

為什麼氮化鎵快充頭可以這麼小巧？功率還這麼大？

這就是得益於氮化鎵材料本身優異的性能，使得做出來的氮化鎵比傳統矽基IGBT/MOSFET 等晶片面積更小，同時由於更耐高壓，大電流，氮化鎵晶片功率密度更大，因此功率密度/面積遠超矽基，此外由於使用氮化鎵晶片後還減少了周邊的其他元件的使用，電容，電感，線圈等被動件比矽基方案少的多，進一步縮小的體積，所以本次看到的氮化鎵快充頭，不僅體積小巧，但是還能提供更強大的功率輸出。

傳統矽基功率器件和氮化鎵MOS對比。

氮化鎵快充控制晶片三大主要供貨廠家

據充電頭網了解，目前市面上的氮化鎵快充充電器控制晶片主要有三大供貨廠家：

1、Texas Instruments德州儀器

TI是全球領先的半導體跨國公司，以開發、製造、銷售半導體和計算機技術聞名於世，主要從事創新型數位訊號處理與模擬電路方面的研究、製造和銷售。除半導體業務外，還提供包括傳感與控制、教育產品和數字光源處理解決方案。TI總部位於美國德克薩斯州的達拉斯，並在25多個國家設有製造、設計或銷售機構，是世界第一大數位訊號處理器(DSP)和模擬電路元件製造商，其模擬和數位訊號處理技術在全球具有統治地位。

據了解，採用TI控制器的產品有OPPO 50W餅乾氮化鎵充電器、小米65W氮化鎵充電器、AUKEY 27W氮化鎵充電器、Anker氮化鎵超級充、RAVPower 45W氮化鎵充電器等。

2、ON Semiconductor安森美半導體

安森美半導體從1999年從摩託羅拉的半導體部門分拆成立而來，公司致力於推動高能效電子的創新，使客戶能夠減少全球的能源使用。在初創時期，安森美的產品主要是一些標準半導體和分立器件；過去的20年當中，公司大力拓展產品陣容，從傳統的標準半導體、分立器件，拓展到模擬半導體和信號產品、傳感器，以及完整的系統單晶片（SOC）等，為客戶提供全面的高能效聯接、感知、電源管理、模擬、邏輯、時序、分立及定製器件陣容。產品廣泛應用於汽車、通信、計算機、消費電子、工業、醫療、航空等領域。

據了解，採用安森美控制器的產品有thinkplus 65W氮化鎵充電器、貝爾金雙USB-C口68W氮化鎵充電器、魅族65W 2C1A氮化鎵充電器、HYPER JUICE 100W氮化鎵充電器、倍思65W氮化鎵充電器等。

3、MIX-DESiGN美思迪賽半導體

美思迪賽半導體作為唯一上榜的國產氮化鎵快充控制器的廠商，在當前中美貿易戰的大背景下獲得了許多快充廠商的關注。美思迪賽半導體是國內首家掌握氮化鎵控制及驅動技術的公司，並在全球範圍內成為繼美國TI和安森美之後的第三家推出氮化鎵驅動及控制器的公司。值得一提的是，美思迪賽半導體推出的氮化鎵快充控制器相比於安森美NCP1342而言擁有更高的集成度，除了控制器外還集成了柵極驅動電路，從而實現單顆IC即可直接驅動GaN器件，簡化外圍電路。

此外，得益於美思迪賽半導體多年來致力於初級功率器件IC和次級數字多協議IC的系統的同時研發，開發了一套獨特的（Smart-Feedback）數字智能反饋技術，使產品極致精簡的外圍器件下，仍能獲得高性能恆流恆壓輸出特性，簡潔的外圍器件相比於傳統方案，系統成本及生產成本得到有效的降低。

5月30日，在第二屆全國創新爭先獎表彰獎勵大會上，國內三代半導體（氮化鎵）團隊獲得「全國創新爭先獎牌」，表明國內在三代半導體方面取得了技術突破，為國產電子裝備性能提高和升級打下了堅實的基礎。

我國在氮化鎵科研團隊最近獲國家級獎勵，期待能打破國外這三大供應商的壟斷。

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