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小米、华为、三星、苹果纷纷布局 揭秘GaN技术产业链

科创板日报 2020-02-21 14 : 18
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《科创板日报》(上海,记者戚夜云)讯,2月13日小米10线上新品发布会之后,一款售价149元体积迷你的GaN(氮化镓)充电器引爆了A股相关概念公司。2月14日,A股相关上市公司中,三安光电盘中上涨超7%,士兰微盘中上涨超8%,华微电子盘中上涨超8%,海特高新直接涨停。

这款充电器采用GaN充电芯片,应用了第三代半导体材料GaN,实现极小的应用尺寸和高充电效率,运行速度比以前的硅(Si)电源芯片快100倍。小米发布会上给出的数据显示,GaN充电器仅有常规标准充电器一半的体积情况下,充满配备4500mAh电池的小米10Pro仅需45分钟。同样为iPhone11充电,GaN充电器速度比原装快一倍。

雷军给予小米GaN充电器的三大关键词:小巧、高效、发热低。同时兼容手机与笔记本电脑。

《科创板日报》记者从小米方面获悉,GaN充电器技术方案来自于纳微(Navitas)半导体公司。而据另一名业内人士透露,OPPO发布的全球首款GaN充电器则采用Power Integrations(以下简称PI)方案。这两家公司均来自美国加利福尼亚州。纳微成立仅5年,属于后起之秀。不过相比PI,纳微深耕中国市场,与中国手机厂商保持亲密无间的关系。

纳微与小米联合推出的产品在市场上投入一枚深水炸弹,捧红GaN概念。2020年,也因为成为GaN爆发的元年。

《科创板日报》记者独家获悉,不仅是小米、OPPO,华为、三星、苹果均在GaN技术上有着较深的积累。纳微方面透露,继小米之后,“今年陆续几家与小米同等规模的厂商,发布GaN电源适配器”。

竞争白热化

2019年1月9日,美国拉斯维加斯的国际会展中心迎来了年度消费电子展CES。CES的焦点落在手机、汽车、智能硬件等行业领军式企业身上,但在不为大众熟知的细分专业领域,企业之间暗流涌动。

期间,PI总裁兼首席执行官Balu Balakrishnan来到了纳微的站台。

纳微中国区总经理查莹杰接受《科创板日报》记者独家采访时说道,氮化镓是朝阳产业,从事氮化镓相关技术研究的上下游企业较多,设计公司包括纳微、PI、GaNsysterms、EPC、Dialog等,但在功率IC上形成竞争的只有PI一家企业。

与初创型企业纳微不同,PI是一家老牌技术公司,在氮化镓相关技术研究多年,是行业内高能效电源转换的高压模拟集成电路业界的供应商。产品已广泛应用于各类高效率能源,包括手机充电器、笔记本电脑、LED照明、电信网络设备、汽车市场等。

纳微起初并没有引起PI的注意,但是短短几年发展,纳微技术成熟度提高,以及产品相继落地,纳微在2018年下半年开始量产并迅速增量,与PI在市场层面形成了直接的竞争。

在2019年半年度财报电话会议上,Balu Balakrishnan表示,由于智能手机市场快充技术的持续扩张,USB PD将在未来几年成为其收入增长的驱动力。但目前,主流手机厂商多数来自中国,而这又是纳微“地盘”。

曾与华为有过三年蜜月

纳微的成长之路,绕不开三家国产手机厂商,华为、OPPO、小米。

“纳微成立之后,逐渐意识到电源适配器市场是产品主要突破口,消费类产品厂商追求创新,能让技术快速导入市场。我们很快确立了手机与笔记本电脑市场为战略核心,中国也因此成为纳微最大的市场。”查莹杰说道。

“纳微最初的结缘是与华为,曾有过三年蜜月期。”一位业内人士汪洋(应采访者要求化名)向《科创板日报》记者说道,纳微成立的第二年就与华为合作,双方在蜜月期共享了技术。“纳微产品的成熟,尤其是产品可靠性方面,受益华为”。

友好关系的中断,伴随着外界环境的一系列变化。华为在海外市场受挫,同时在国内终端市场开启炮火猛攻。尤其是2019年,华为的强势增长一枝独秀,让市场OV、小米备受压力。

根据Canalys2019年第三季度数据显示,华为手机(含荣耀)在国内市场出货量刷新记录,高达4150万部,市场份额达42%,追平诺基亚曾经的巅峰。

前五名榜单除华为一枝独秀外,OV、小米市场占有率纷纷大幅下滑,其中OPPO同步下滑达20%,排名从去年三季度的第二,掉到了第三。

厂商之间的较量

2019年 9月17日,OPPO在深圳举行 VOOC 闪充技术沟通会,发布了65W SuperVOOC 2.0超级有线闪充 和30W VOOC 4.0 无线闪充。其中,SuperVOOC 2.0为全球首款搭载氮化镓的充电器。

如果这场发布会时间点再往前移,或许会更大光彩,遗憾的是,《科创板日报》记者注意到,OPPO发布一周前,小米全球率先发布首款30W超级无线闪充MI CHARGE TURBO。

如今,对比OPPO全球首款GaN充电器与小米GaN充电器,汪洋分析,采用的是不同的方案,OPPO与小米衬底材料不同,在氮化镓外延片主流的异质衬底材料选择上,OPPO提供的方案中选择的是蓝宝石,蓝宝石基氮化镓外延片主要用来做LED,小米则是硅基氮化镓,为主流功率器件应用场景。

当时市场并没有激起一片水花的原因,汪洋表示,SuperVOOC 2.0电源适配器尺寸并没有冲击力,它保持着手机传统充电器的大小,65W尺寸为55mmx55.7mm,而如今小米的尺寸56.3mm x 30.8mm。小米GaN充电器几乎是SuperVOOC 2.0的一半。

不过,汪洋透露,OPPO实力不可小觑,在GaN领域深入研究至少五年,与华为积累旗鼓相当。这让原本2月末的OPPO新品发布会备受期待。

2月下旬的MWC 2020大会期间,OPPO原计划将发布新款旗舰手机OPPO Find X2。从目前曝光的信息来看,OPPO Find X2搭载高通骁龙865处理器,2K+120Hz屏幕,以及65W超级快充。

但由于新型冠状病毒肺炎疫情影响,主办方GSMA正式宣布MWC 2020展会取消。“65W超级快充”是否为去年首款GaN充电器升级版,3月底才能揭晓。

小米上市前注资纳微

2018年春深夏至,查莹杰为了寻求产品合作,通过小米投资部与林斌建立联系。当时,小米正在准备港股上市,小米联合创始人林斌仅预留了几十分钟会晤时间。

“林斌对我们产品技术很感兴趣,包括小米技术部门也给予了很多正向评价。”查莹杰没想到的是,聊了很久之后,合作“尚没有谈成”,但是对新材料以及新技术保持开放态度的小米,回应“投资可以加快”。

于是不到一个月的时间,也就是小米上市前,完成了对纳微的注资。小米方面透露,对纳微投资是战略性的,通过资金注入,确立产业链上下游合作,同时兼顾投资和业务的双重收益。

虽然今年2月小米首款GaN充电器面世。实际上,小米GaN充电器研发时间还要往前推。紫米GaN在去年8月就曾被曝光,《科创板日报》记者注意到,小米GaN充电器实则为紫米监制出品。

小米发布会后,激发市场的乘数效应。查莹杰向《科创板日报》记者表示,小米发布会之后,他的电话就不曾断过。“安信证券主持的电话会议,200个人在线。”“发布会结束后,项目的数量也增加不少,以往没有走向量产的厂商,如今项目纷纷落地,接到了大部分厂商非常明确的需求。”

小米还拉开了氮化镓充电器将成为未来手机行业标配序幕,realme副总裁、全球营销总裁徐起宣布,旗下即将发布的新品真我X50Pro使用GaN(氮化镓)材质充电器。汪洋也透露,除了华为、小米、OPPO、realme之外,三星、苹果也在布局GaN相关技术。“比起在iPhone,消费者将更早见到三星GaN相关电源适配器。”

而查莹杰也表示,将在今年迎来纳微真正的高光时刻。“与小米规模厂商的发布会排了好几家。”

2020出货量将暴增5倍以上

氮化镓行业正在迎来大发展时期。据了解,在今年CES2020上,氮化镓快充充电器工厂数量大幅增加,包括Anker在内的30家厂商推出了66款氮化镓快充产品。

与此同时,GaN器件出货量也在爆发。《科创板日报》记者获得的数据显示,在以电商客户为主2019年适配器市场,GaN器件出货量在300万-400万颗,随着手机以及笔记本电脑渗透率进一步提升,2020年将实现5-6倍增长,总体出货1500-2000万颗,2021年GaN器件的出货量将达到5000万颗。

小米是第一家将氮化镓 USB PD 快充单独零售的手机企业, 149 元的零售价也引起广泛关注。

《科创板日报》记者获得一份来自券商相关氮化镓研报显示,氮化镓充电器价格昂贵的原因在于,制作氮化镓MOS功率芯片的原材料完全依赖人工合成,其中氮化镓单晶片的成本较高,目前单晶2英寸就高达2万多元一片。商业方案中较多的使用硅基氮化镓外延片,价格同样非常高昂,8英寸的硅基氮化镓也超过1万的售价,而且产能不足,供不应求。

“小米GaN充电器149元售价已经刷新同规格产品的价格下限。”查莹杰表示,单独做快充头的科技公司但是价格都超过150元,如早在2014年麻省理工团队FINsix推出的65W电源适配器售价为560人民币,联想ThinkPlus售价299人民币,Innergie同等规格产品售价为560人民币。“不过,GaN充电器的成本是传统的两倍,但是它正以每年20%~30%速度下降,很快将达到现有市场的水准。”

中国电科十一所半导体材料工程师尚林涛接受《科创板日报》记者表示,GaN材料确属新型半导体材料(第三代),优良的材料性能加上半导体加工工艺和灵活的器件设计,理论上可以制造各种需要的高效紧凑便捷的器件,但整个行业还存在一些难点。

“高质量的GaN材料制备从量和质上的供应还存在一定差距,材料缺陷不好解决;高带隙材料艰难制作良好的欧姆接触电极。但是由于GaN是非常有前景的新型材料,有望取代Si和GaAs等第一代和第二代半导体,各国早已投入研究,可以预期这些问题会迎刃而解。”尚林涛最后补充道。

声明:文章内容仅供参考,不构成投资建议。投资者据此操作,风险自担。

责任编辑:任宪奎 CF001
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