（文/小北）小米10亮相即成為新晉“帶貨王”，帶火GaN（氮化鎵）充電器、WiFi6等配置的同時(shí)也將推動(dòng)行業(yè)的硬件升級(jí)。
GaN優(yōu)勢(shì)明顯，芯片設(shè)計(jì)難度重重
正如雷軍所言，GaN作為一種新半導(dǎo)體材料，給充電器帶來(lái)了無(wú)法想象的效果。
“GaN器件可以實(shí)現(xiàn)比硅器件快100倍的開(kāi)關(guān)速度。硅半導(dǎo)體器件向前推進(jìn)可以實(shí)現(xiàn)200K開(kāi)關(guān)頻率，而以納微GaN產(chǎn)品為例，單管已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)20M的開(kāi)關(guān)頻率。被小米10 Pro充電器采用的納微半導(dǎo)體65W氮化GaN方案，開(kāi)關(guān)頻率僅設(shè)計(jì)在500K左右，是傳統(tǒng)硅器件的6-7倍的速度，但其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)非常顯著了?！奔{微（Navitas）中國(guó)區(qū)總經(jīng)理查瑩杰在接受集微網(wǎng)記者采訪時(shí)解讀GaN優(yōu)勢(shì)背后的原因。
不過(guò)，高頻化也帶來(lái)眾多挑戰(zhàn)。
查瑩杰表示，過(guò)去十幾年中，大家對(duì)氮化鎵的印象是器件可靠性不是特別好。這是對(duì)器件的一個(gè)誤解，器件本身已經(jīng)非?？煽浚歉哳l化會(huì)對(duì)周?chē)娐芬蟾鼮榭量?，例如帶?lái)很多噪聲、干擾的問(wèn)題。
換而言之，驅(qū)動(dòng)、控制和保護(hù)GaN這樣的高速器件成為行業(yè)的挑戰(zhàn)，從而使其應(yīng)用受到限制。
“為了克服這個(gè)問(wèn)題，納微成為了全球第一家GaN功率IC公司。納微采用GaN工藝做驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、邏輯控制、電平轉(zhuǎn)換電路，并將這些關(guān)鍵的數(shù)字和模擬電路與GaN功率器件單片集成，這樣寄生參數(shù)大幅下降，實(shí)現(xiàn)高頻化的可靠性，系統(tǒng)問(wèn)題得以解除。此外，對(duì)于工程師而言，使用更為簡(jiǎn)單，通過(guò)數(shù)字信號(hào)就可以進(jìn)行控制，這是納微非常獨(dú)特的技術(shù)，我們?cè)谠擃I(lǐng)域擁有超過(guò)40項(xiàng)專(zhuān)利?！辈楝摻苎a(bǔ)充道。
據(jù)介紹，對(duì)于GaN IC而言，設(shè)計(jì)難度是最大的。用GaN做功率器件常見(jiàn)，但利用GaN做小信號(hào)器件卻極少見(jiàn)。在GaN的元件庫(kù)中，小信號(hào)方面非常匱乏。納微有一支很大的團(tuán)隊(duì)，在過(guò)去5年時(shí)間專(zhuān)注于用GaN做邏輯控制電路等。
GaN歷經(jīng)多年磨練，迎來(lái)春天
小米帶貨、雷軍打call，納微成為近期備受關(guān)注的 IC企業(yè)、GaN企業(yè)之一。其實(shí)，納微成立于2014年，在GaN領(lǐng)域已深耕數(shù)年。
查瑩杰表示，GaN從IR做第一個(gè)功率器件到現(xiàn)在已歷時(shí)15年以上，而2018年后GaN器件才真正進(jìn)入一個(gè)大批量量產(chǎn)的過(guò)程。目前GaN功率器件玩家主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是基于IR“基因”的初創(chuàng)公司，另一類(lèi)是功率半導(dǎo)體巨頭們，不過(guò)每一家在技術(shù)路線上都有明顯的差異，且每一家都在走嘗試性路線。
USB PD快充是納微專(zhuān)注的市場(chǎng)之一。相比硅半導(dǎo)體方面，GaN方案在體積、效率等方面優(yōu)勢(shì)明顯。據(jù)查瑩杰介紹，在價(jià)格方面，由于GaN器件的量還沒(méi)有起來(lái)，所以價(jià)格是傳統(tǒng)硅器件的2倍以上，但是可以預(yù)見(jiàn)在未來(lái)的2-3年，GaN器件價(jià)格將以每年20%-30%下降，因此會(huì)迅速逼近硅器件的成本，這也是GaN迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
查瑩杰也指出，在消費(fèi)領(lǐng)域納微GaN產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)已得以體現(xiàn)，去年累計(jì)出貨量實(shí)現(xiàn)150萬(wàn)顆。隨著GaN器件在手機(jī)以及筆記本電腦領(lǐng)域滲透率進(jìn)一步提升，我們認(rèn)為GaN器件今年在消費(fèi)市場(chǎng)總體出貨量會(huì)在1500-2000萬(wàn)顆。
發(fā)力四大領(lǐng)域，全面替代硅仍需時(shí)間
USB PD快充之外，納微還瞄準(zhǔn)了服務(wù)器電源、數(shù)據(jù)中心電源、5G基站電源市場(chǎng)。
查瑩杰指出，這三大領(lǐng)域的共同特點(diǎn)是，需要省電、效率需提升、功率等級(jí)不是很大，而這恰符合GaN工作的范疇。
目前可以看到GaN器件在逐漸替代傳統(tǒng)硅器件。不過(guò)，查瑩杰認(rèn)為，短期內(nèi)GaN不會(huì)廣泛替代以上四大領(lǐng)域外的硅產(chǎn)品，主要受成本、生態(tài)等因素限制。
查瑩杰以USB PD快充生態(tài)建設(shè)為例，他指出，功率芯片高頻化帶來(lái)新的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，例如磁芯、控制器是否具備了高頻能力。納微與2016年開(kāi)始與安森美、TI等合作，致力于“定制化”的器件，并于2018~2019年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；還與日立等在高頻磁芯方面合作。這是一個(gè)生態(tài)建立的過(guò)程，生態(tài)的建立需要很長(zhǎng)的時(shí)間。
此外，查瑩杰也指出GaN器件的功率密度也需要用“系統(tǒng)”的眼光來(lái)看，可以堅(jiān)信的是，GaN器件功率密度會(huì)有很快的提升。
據(jù)介紹，納微在芯片集成度上進(jìn)一步加強(qiáng)，2020年納微將發(fā)布最新的、更高集成度的芯片。除了現(xiàn)有產(chǎn)品以外，納微也在為中大功率做一些準(zhǔn)備，例如服務(wù)器電源、數(shù)據(jù)中心電源產(chǎn)品，芯片已經(jīng)開(kāi)發(fā)完畢，會(huì)在封裝上進(jìn)行多元化的設(shè)計(jì)。
封裝設(shè)計(jì)，也是納微中國(guó)將重點(diǎn)布局的方向。
查瑩杰表示，納微全球有70多位員工，中國(guó)有20位，其中深圳以前端客戶支持為主、杭州負(fù)責(zé)平臺(tái)化的設(shè)計(jì)支持、上海負(fù)責(zé)華東地區(qū)的銷(xiāo)售。中國(guó)現(xiàn)有團(tuán)隊(duì)以外，納微將增加封裝設(shè)計(jì)、芯片設(shè)計(jì)、下一代應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)的員工。
（校對(duì)/范蓉）
