手機廠商大舉入局氮化鎵快充
2019年,僅有1家手機廠商推出了1款氮化鎵快充,這一年堪稱氮化鎵快充元年,一個全新的充電品類剛剛誕生。而這個品類又是如此新穎,以至於他的出現沒有任何以往的參照對象,但又獲得前所未有的關注。2020年,已經有10家手機廠商推出了18款氮化鎵快充。OPPO、realme、小米、努比亞、三星、聯想、堅果、中興都進入氮化鎵快充市場,推出了種類豐富的產品,一時間市場變得熱鬧非凡。
如果按照市場的增速,氮化鎵快充已經超過了100%複合增長,甚至更高。氮化鎵跟快充的搭配,可謂是左麟右李組合。上游研發獲得突破,手機廠商看好快充應用,消費者願意為產品埋單。
一、氮化鎵快充市場規模
氮化鎵(gallium nitride,GaN)是下一代半導體材料,其運行速度比舊式傳統矽(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,輸出功率提高了三倍。
GaN材料具有高工作頻率,高工作溫度和高功率密度的優勢,在適配器體積不變的前提,使用GaN開關可以輸出一倍以上的功率。根據中信證券的市場分析,預計2020年全球GaN充電器市場規模為23億元,2025年將快速上升至638億元,5年復合增長率高達94%,市場前景異常可觀。
來自CASA第三代半導體產業技術創新戰略聯盟發布的《2016-2023年我國SiC、GaN電力電子器件應用市場規模預估(億元)》市場報告顯示,2020年第三代半導體在消費類電源中的市場規模高達20億元,如加上工業及商業電源、不間斷電源、光伏逆變器三個板塊,市場體量將會突破50億元。到2022、2023年,還會逐年持續遞增。
結合這份數據顯示,氮化鎵在快充市場中的增速已經讓行業從業人員和終端消費者有目共睹,2019、2020,乃至2021、2022年,都會曾現出複合級增長趨勢。
調研機構BCC Research也對快充市場做了測算,2017年全球快速充電器市場規模為17.27億美元,2022年將達到27.43億美元,利潤空間達到近百億。這個數據則是包括了第三代半導體應用於充電設備後整機的售價,這樣看來充電器小產品也是一個百億規模大市場了。
近期阿里研究院發布了《達摩院2021十大科技趨勢》,其中排在首位的是以氮化鎵、碳化矽為代表的第三代半導體迎來應用大爆發。
報告中提到以氮化鎵(GaN)和碳化矽(SiC)為代表的第三代半導體,具備耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率、抗輻射等優異特性,但受工藝、成本等因素限制,多年來僅限於小範圍應用。
近年來,隨著材料生長、器件製備等技術的不斷突破,第三代半導體的性價比優勢逐漸顯現,並正在打開應用市場:SiC元件已用作汽車逆變器,GaN快速充電器也大量上市。未來五年,基於第三代半導體材料的電子器件將廣泛應用於5G基站、新能源汽車、特高壓、數據中心等場景。
至於行業關注的GaN FET vs MOS FET 芯片價格,從這張發展路線圖可見隨著技術及市場化應用逐漸成熟,大規模量產後,成本將不是問題,每年都會有一個重大突破。其中2022年氮化鎵芯片將會與傳統功率器件價格持平,到了2023年甚至成本更具優勢。
二、氮化鎵市場反響
近期京東聯合充電頭網發布了熱門氮化鎵充電器銷量排行榜,數據來自京東APP11月銷量,這是京東首次披露65W氮化鎵快充這一單品市場銷量排行,更是業界獲取行業熱門產品的權威數據。
自蘋果取消手機標配充電器以來,小米、三星紛紛跟進,取消手機標配充電器逐漸成為行業趨勢。手機廠商的這一舉措也促進了多口氮化鎵快充配件市場的發展,並成為主流。而從京東65W氮化鎵銷量排行榜中,10款產品中有9款為多口設計,僅小米65W氮化鎵為單口設計。
從該榜單可見,手機品牌中小米、努比亞進入榜單,分別位於TOP4和TOP7。其中努比亞的為新品,剛上市首月就進入銷量前十,可見上升速度十分亮眼。
通過充電頭網調研得知,手機廠商將氮化鎵快充作為標配,更傾向設計為單USB-C口的形態,兼容性方面也以適配自家機型為首要出發點。但近期也呈現出了新的產品趨勢,手機廠商在公司內部整理了AIoT團隊,這類部門更多考慮到的是手機原裝充電器以外的市場。
此時,多口USB-C充電器應運而生,這也是未來氮化鎵快充發展趨勢。我們從京東發布的氮化鎵銷量排行榜就能看出,在第三方充電器市場,消費者更中意於購買一隻具備多個輸出接口的充電器。
“多口充電器”這種稱呼是相對於“單口充電器”而言,數碼產品原機標配的都是只有一個輸出接口的充電器,與數碼產品一對一服務,並且從功率設定上標配充電器僅適配對應產品,無法越級服務。所以市場上逐漸湧現一批又一批多口充電器,功率大的同時還可以同時為多個設備服務。
多口USB-C氮化鎵充電器的好處和用途不言而喻,歸類下來,主要有這幾點:同時對多個手機充電、筆記本電腦也能用、充手機功率有餘量發熱低、情侶手機同時充電、陌生人交個朋友、方便收納、給充電器插滿線不用記憶哪個口快充等。
三、氮化鎵出現在手機廠商發布會中
氮化鎵充電器擁有小巧便攜的體積,卻內藏大功率性能,並具備多口輸出兼顧多設備使用,滿足不同用戶需求。目前已經在手機包裝盒中標配氮化鎵的品牌有OPPO、Realme、小米、努比亞、三星、聯想、堅果、中興等。不少手機廠商還通過發布會來揭曉新款氮化鎵快充,充電器作為一個充電配件,也擁有了更多曝光量。
其中標誌性事件是是第三代半導體材料GaN氮化鎵首次應用於手機原裝快充充電器,OPPO也將成為全球首家在手機充電器中導入氮化鎵技術的廠商。
2019年9月17日,OPPO官宣介紹,OPPO RenoAce除了搭載65W SuperVOOC 2.0閃充技術之外,還將標配一款65W氮化鎵快充充電器。這一重大決定,將氮化鎵的關注度推向新高,也是氮化鎵快充大規模在手機上批量應用的里程碑。
2019年10月,伴隨著三星Galaxy Note10+旗艦手機的推出,三星終於捨棄沿用多年的祖傳15W充電,邁向了45W快充,充電速度向前邁進了一大步,三星同步揭曉了型號為EP- TA845充電器。耐人尋味的是,三星這款充電器已經在嘗試導入氮化鎵主控芯片,但迫於上游無法穩定供應,因此沒有當作主要賣點進行宣傳。
2020年7月15日,OPPO在上海正式舉辦了“不止於快,OPPO新一代超級閃充發布會”,閃充之父張加亮為大家帶來了新一代50W超閃餅乾充電器格外吸引眼球。這款充電器在體積上僅有餅乾大小,是全球首款首創脈衝充電的充電器,內部創新性的取消了輸入端的電解電容,由整流後的100Hz脈動直流配合ACF電路工作,可以使充電進行得更加順利,速度快溫差小,延長電池壽命等。
2020年7月23日,聯想舉行“架構革命為戰而生髮布會”,正式發布了拯救者電競手機Pro,首創雙USB-C物理接口,支持雙接口同時輸入的混合功率超級閃充,最大充電功率高達90W,這也是手機廠商標配的最大功率氮化鎵充電器。作為這套特殊快充系統的供電配件,聯想90W氮化鎵充電器,採用了高頻高效的氮化鎵功率器件讓大功率也能保持小巧體積,輸出接口上當然是雙USB-C接口配置。
2020年7月28日,努比亞舉行紅魔5S遊戲手機暨智能生態新品發布會,除了帶來紅魔5S遊戲手機外,還發布了眾多充電品類配件,特別是大功率氮化鎵充電器,一口氣推出了四款全新氮化鎵充電器,最高功率甚至高達120W,是目前手機廠商中功率最高的多口氮化鎵充電器,同時努比亞也成為了發布最多氮化鎵充電器的手機品牌。
2020年12月28日,在小米11發布會當天,雷軍竟然一個反殺讓所有人都措手不及,小米11標準版售價3999元,配送一個55W氮化鎵充電器的套裝版小米11同樣為3999售價,讓用戶自行選擇要不要充電器,可謂是賺足了眼球與口碑,也讓這個新登場的充電器成為風暴中心。經過兩天之後,這款小米55W氮化鎵充電器開始上架單獨零售,定價為99元。
上面介紹到的三星對氮化鎵還是情有獨鍾,據充電頭網拿到三星尚未出貨的充電器拆解後了解到,已經再次導入氮化鎵主控芯片。這款型號為EP-TA865的充電器,功率為65W,是目前三星手機家族最快的充電器,有望近期揭曉。
四、當氮化鎵遇上明星代言
氮化鎵快充的火熱,還引來了眾多明星代言,如雷軍、羅永浩、李誕等;甚至是周杰倫,其投資的公司萬魔也推出了氮化鎵快充。在眾多行業名人效應推動下,氮化鎵充電器開始走進普通消費者視野,出貨量也在節節攀升,眾多爆款產品紛紛誕生。
2020年2月13日下午,小米通過線上直播發布會的形式,正式發布了小米10系列手機以及部分配件產品。而作為發布會一同發布的還有一款重磅配件,他就是小米氮化鎵充電器。
雷軍通過發布會給小米氮化鎵充電器帶貨,還力推小巧、高效、發熱低等特點,並且支持自家小米10 10V5A疾速快充,從0充電至100%僅需45分鐘。小米就此成為了第一家將氮化鎵USB PD快充單獨零售的手機企業,並且149元的零售價更是創下行業新低,引發行業人士高度關注。
在4月24日晚上8點,羅永浩抖音直播如約而至,相信很多粉絲都期都待這一刻已久。對於消費類電源界的朋友來說,羅老師的這一次直播也有著與眾不同的意義。因為他在這次直播中帶來了倍思的65W氮化鎵快充快充充電器,並在2小時超過10000筆成交,銷量成績非常傲人。
12月17日晚Smartisan與脫口秀演員李誕合作,在抖音直播代言Smartisan 氮化鎵充電器。在大功率快充市場到來之時,不少手機品牌亦紛紛推出氮化鎵充電器,Smartisan也終於加入這個大家庭,並且帶來了驚人的65W快充高功率密度產品。而在宣傳創意方面,人名跟黑科技名稱做了雙重關聯,李誕首發“誕”化鎵這條slogan也恰到好處。
五、手機廠商大舉進攻氮化鎵快充市場
據充電頭網統計,目前市面上已有10家手機品牌推出了18款氮化鎵快充產品,其中華為1款,聯想1款、魅族1款、realme 1款、Smartisan 1款、中興1款、小米2款、三星2款、OPPO 3款、努比亞5款。
充電接口方面,單USB-C接口占比最高,擁有8款;其次2C1A的接口也頗受歡迎。
功率方面,65W佔比最高,45W其次。其中65W擁有11款產品,這個功率加上多個充電孔,日常使用堪稱萬金油。下面充電頭網為你介紹這18款氮化鎵快充產品介紹。
1、華為超級快充GaN雙口充電器
華為65W氮化鎵雙口超級快充充電器全白色亮面工藝,前端圓弧邊角背部是直面設計,擁有一個USB-C PD輸出口、一個USB-A輸出口,採用可折疊插腳設計方便差旅用戶使用。充電器輸入電壓為200-240V,1.8A,非寬工作電壓,適合於國內環境。USB-C口可輸出5V3A、9V2A、12V3A、15V3A、20V3A、10V4A,USB-A口可輸出5V4A、9V2A、10V4A,雙口共同輸出為C口60W+A口5W或C口40W+A口22.5 W。
2、聯想90W雙USB-C氮化鎵充電器
聯想90W 2C 氮化鎵充電器的外觀獨特,“渾身黝黑”,極致簡約穩重,一體感很強。配備了兩個USB-C口,單口輸出性能完全一致,支持功率盲插,配合電競手機使用雙口可以同時給手機充電,使用起來靈活方便。充電器支持Samsung 5V2A、DCP協議,以及QC2.0/3.0、QC4.0+、PD3.0和PPS快充協議,具備5V5A、9V5A、15V5A、20V4.5A五組固定電壓檔位,以及3.3- 21V 4A一組PPS電壓檔位。每個USB-C口都支持最大90W輸出,雙口同時輸出時,每個接口都降為45W。
3、小米65W GaN Type-C充電器
小米65W GaN Type-C充電器具有小巧、高效、發熱低等特點;並且該充電器還支持小米10Pro超級快充,對一塊4500mAh的超大電池從0%充電至100%僅需45分鐘。充電器的型號為AD65G,支持100-240V~ 50/60Hz 1.7A輸入,以及5V/3A、9V/3A、10V/5A、12V/3A、15V/3A、20V/3.25A,65W MAX輸出,已經通過了CCC認證。製造商:南京酷科電子科技有限公司;監製:江蘇紫米電子技術有限公司;生產廠:東莞市福瑞康控股有限公司。
4、小米55W氮化鎵充電器
小米55W氮化鎵充電器詳細型號為MDY-12-EQ,採用全白色PC防火材質製作,殼體上標註了GaN字樣代表其採用了高頻高效的氮化鎵功率器件,可以在更小的體積下做到大功率輸出。小米並未放出充電器三圍尺寸,從圖片上經過與其他小米充電器對比,推測小米55W氮化鎵充電器功率密度約為0.9W/cm³左右。充電器支持5V3A / 9V3A / 11V5A / 20V2.5A四個輸出電壓,其中5V、9V是大部分手機需求的通用快充電壓,20V是筆記本需求的高壓,11V則是專供小米電荷泵家族使用的私有協議。
5、魅族65W 2C1A氮化鎵快充
魅族65W超充氮化鎵充電器採用了方正的外形設計,在搭配牆插使用時顯然是更加友好的,折疊插腳也為用戶在收納和外出攜帶時提供了更多便利。接口配置方面為2C1A共三個輸出接口。支持PD、QC2.0、QC3.0、QC4.0+、AFC、FCP、SCP、PE等快充協議,支持5V 3A、9V 3A、12V 3A、15V 3A、20V 3.25A五個固定電壓檔位,額外還支持一組PPS:3.3-21V 3.25A。在實際的輸出兼容性測試當中對於大多數設備都可以很好的握手相應的快充協議。
6、努比亞65W 2C1A氮化鎵充電器
努比亞這款2C1A 65W氘鋒氮化鎵充電器體積小重量輕,配備可折疊插腳攜帶方便。三個接口都支持QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP多個快充協議,兼容性好;兩個C口還具備5/9/12/15/20V五組固定電壓檔位以及PPS電壓檔位。充電器支持協議多,電壓檔位齊全,可滿足絕大多數電子產品的日常快充需求。
7、努比亞新款65W 2C1A氮化鎵充電器
努比亞新一代65W 2C1A氮化鎵充電器在接口輸出性能上做了全面提升,產品整體支持多個主流快充協議,電壓檔位齊全。兩個C口均具備PPS電壓檔位,支持65W快充,滿足功率盲插,使用起來更方便,USB-A口支持30W快充。此外充電器支持45W+18W雙口快充,滿足筆記本和手機同時充電需求。
8、努比亞65W氮化鎵快充充電器
努比亞65W USB PD氘鋒氮化鎵快速充電器沿用典型的“氘鋒系列”ID設計,銀灰色機身加上“氘”字特徵鮮明。USB-C口支持QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、MTK PE+2.0和PD3.0快充協議,具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A和3.3-11V/5A電壓檔位,整體兼容性很好。最大65W輸出功率可以滿足筆記本、平板和各類手機的快充需求。
9、努比亞45W 1A1C氮化鎵快充充電器
努比亞這款1A1C 45W氘鋒氮化鎵快速充電器體積小重量輕,配備可折疊插腳攜帶方便。USB-C口支持QC2.0/3.0、AFC、FCP、SCP、MTK PE+2.0、PD3.0快充協議,具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V2.25A和3.3-11V/3A電壓檔位,最大輸出45W;USB-A口支持Apple 2.4A,最大12W輸出。30W+12W雙口輸出模式可滿足平板和iPhone SE等兩台設備同時充電。
10、努比亞120W氘鋒氮化鎵三口快充充電器
努比亞120W氘鋒氮化鎵三口快充充電器,最高輸出功率達到驚人的120W,2C1A配置,銀色的殼體上印刷了“氘”字是努比亞特色的氘鋒ID設計,採用可折疊插腳設計。超大功率配置靈活,可以同時為兩台筆記本與一台手機提供滿功率的快速充電,單口輸出功率高達20V5A 100W。
11、OPPO 65W氮化鎵超級閃充充電器
OPPO Reno Ace是全球首款標配氮化鎵快充充電器的手機,也正是得益於氮化鎵技術的加持,其原裝充電器雖然具備65W的輸出功率,但與常規充電器相比,有著明顯的體積優勢和效率優勢。OPPO這款65W原裝氮化鎵快充充電器由光寶科技股份有限公司代工,產品外觀圓潤,體型小巧。支持最大65W輸出,並設有5V/2A、10V/6.5A兩個檔位,向下兼容SuperVOOC、VOOC等協議,適用於OPPO家族中所有快充手機的需求。
12、OPPO 50W餅乾氮化鎵快充充電器
OPPO新一代50W超閃餅乾充電器是業界首款採用無電解電容設計的氮化鎵快充適配器產品,消除了電解電容、矽橋、壓敏電阻等硬傷,改善耐高溫性能和使用壽命;同時通過納微的GaNFast功率芯片將氮化鎵的高效率和高密度特性發揮到到了極致。此外,這款充電器首創的脈衝充電使充電器工作更快更加穩定。
性能方面,這款充電器輸出端配備了USB-C接口,不僅支持SuperVOOC超級閃充,還兼容QC和PD3.0 PPS快充,使得充電器不再局限於給OPPO家族的手機充電,也能給其它品牌的手機進行快充,這是這款充電器的另一個亮點。
13、OPPO新款65W氮化鎵超級閃充充電器
OPPO新款65W超級閃充氮化鎵充電器採用直板造型,外殼磨砂以及配備USB-C接口,風格有了很大的變化。輸入端採用固定式插腳,適合居家辦公等固定場所使用。充電器除了支持自家10V6.5A 65W超級閃充外,還支持PD3.0和PPS快充,最大功率分別是45W和55W,使其可兼容更多品牌手機和筆記本使用。
14、Realme SUPERDART 65W GaN氮化鎵閃充充電器
2020年10月13日發布會上,realme同步推出了新一代SUPERDART 65W GaN氮化鎵閃充充電器。這也是realme旗下第二款65W充電器,relame稱他為“新一代”65W GaN超級閃充,內部採用氮化鎵功率器件讓體積大幅度縮減,保持65W大功率輸出。除支持65W私有快充外,發布會上還明確標註了支持55W PPS快充、45W PD快充,可以對其他廠商的手機、平板、筆記本服務,這是以前USB-A 65W充電器所不具備的。
15、三星45W氮化鎵快充充電器
三星45W氮化鎵快充充電器採用黑色機身外殼,且表面全部進行了磨砂處理,不粘指紋,正面中心是閃電logo以及“Super Fast Charging”字樣。充電器背面為詳細的產品信息,型號:EP-TA845;輸入:100-240V~50/60HZ 1.2A;輸出:5V/3A、9V/3A、15V/3A、20V2.25A;3.3-11V/4.05 A或3.3-16V/2.8A或3.3-21V/2.1A三組PPS電壓檔位;產品為越南製造,東洋代工。目前已經通過了3C認證和VI級能效認證。
16、三星65W氮化鎵快充充電器
三星65W充電器型號為EP-TA865,外形接近方形,殼體表面磨砂啞光處理,輸入插腳方面採用了美規兩腳固定插腳;工藝方面與此前三星25W、45W質感類似。輸入支持100-240V 50-60Hz 1.7A全球電壓,輸出基於PD3.0快充標準,帶有5V3A / 9V3A / 15V3A / 20V3.25A四個固定電壓檔,並支持3.3-20V3.25A寬幅PPS電壓子集,產地為越南。產品取得了UL認證與六級能源認證。
17、Smartisan 65W氮化鎵快充充電器
Smartisan堅果65W氮化鎵快充充電器造型方正,加上機身殼設計非常簡潔,看上去很像“豆腐塊”。不過輸入端外殼採用綠色配色,又讓這款充電器顯得非常與眾不同。USB-C除了具備5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A五組常規電壓檔位外,還有5.0-11V5A和5.0-21V3A兩組PPS電壓檔位,使其能更好的兼容各大品牌筆記本、平板、手機等設備。
18、ZTE中興65W 2C1A氮化鎵快充充電器
中興65W氮化鎵充電器採用條形直插結構設計,體積修長小巧,殼體全白色亞光錶面處理,側面印有ZTE 65W GaN的字樣。共有三個輸出口,分別是兩個USB-C PD快充輸出口與一個USB-A多協議快充輸出口。USB-C接口支持功率盲插技術,任意插入其中一個USB-C均可獲得65W全功率輸出,用戶無需記憶插口參數使用更方便。
充電頭網總結
手機廠商紛紛入局氮化鎵快充市場,讓我們看到了行業三大趨勢。
首先,手機大廠的銷量會幫助氮化鎵芯片出貨量騰飛。眾所周知智能機每年有10億台以上的出貨總量,如果十分之一智能手機充電器採用氮化鎵快充,也就是1億台高端手機充電器更新為氮化鎵技術,那麼這個市場足夠為氮化鎵整個產業鏈帶來重要的助力推動,幫助上游企業不斷投入研發,加速技術升級迭代,帶動快充市場全面升級。
其次,手機廠商捨得在研發上投入。以OPPO發布的餅乾充電器為例,這款充電器厚度僅10.5mm,採用無電解電容設計,並且加入了航空箝位二極管、高頻平面變壓器等超前設計。雙十二期間,OPPO還把餅乾充電器大規模量產,幫助實驗室技術轉化為大規模商用化落地。
最後,手機廠商的宣傳力度。手機廠商在宣傳方面擁有雄厚的財力,比如一次手機發布會,足夠覆蓋到百萬、千萬級觀眾。加上全球化的渠道,對氮化鎵快充進行線上和線上、國內與國外,全方位的銷售管道覆蓋,讓氮化鎵快充觸達生活中每一個角落。
該篇文章僅介紹手機用的氮化鎵快充市場,後續充電頭網還會繼續介紹氮化鎵在筆記本電腦充電器、適配器、SFX PC電源等領域的發展,帶你領略氮化鎵在眾多領域的大規模商用普及。