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国产电源IC企业如何掘金快充市场?

国产电源IC企业如何掘金快充市场?

在人们越来越依赖电子产品的今天,每天给电子产品充电已经是每个人必不可少的事情。小到智能手机、TWS耳机、电动牙刷、充电宝,大到笔记本电脑、平板、甚至是电动汽车,如何实现快速且安全的充电,是各大终端厂商发力的重点。

快充市场现况

智能手机是快充技术运用较为成熟的细分场景。早在2015年,一句朗朗上口的Slogan“充电5分钟通话2小时”让广大消费者第一次认识到快充带来的“快感”。随后的几年里,“支持快充”几乎成为智能手机的基本标配。尤其是Android智能手机阵营的厂商,无一不在快充功能上持续发力——从20W到120W,甚至是目前在实验室研发200W。d0Tesmc

而在消费者场面,有两个直接原因推动了快充需求的暴涨。一方面是在5G时代,由于需要在单位时间内处理更多的数据或者实现万物互联,消费者使用电子产品时间增加,手机的耗能也水涨船高,续航能力再次面临挑战,所以充电加速成为刚需。另一方面,自2020年iPhone12新机取消标配充电器以来,越来越多手机厂商陆续跟进取消,这势必将产生一个巨大的市场缺口,给整个快充行业上下游产业链带来极大利好。(图1)在此背景下,根据BCCResearch调查显示,全球快速充电器市场到2022年将增长至27.43亿美元。d0Tesmc

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通过拆解发现,市面上第三方USB PD快充充电器往往更倾向于选择内置MOSFET的高集成电源方案,以此减少产品PCBA上元器件数量,降低系统成本、缩短产品开发周期、加速产品上市。由此,内置MOS的快充电源芯片也随之迎来出货的高光时刻。据不完全统计,截至2021年上半年,已有超过20家芯片品牌推出了上百款内置MOS的电源芯片,其中茂睿芯就推出了多款竞品。d0Tesmc

茂睿芯市场经理周银告诉《国际电子商情》,自iPhone12取消标配充电器以后,快充市场实现了指数型的快速增长,出现了百花齐放的繁荣景象。随着快充功率的不断提升,市场对高功率密度、高效率快充方案的需求也越来越旺盛。在提供品类齐全、技术领先的同步整流产品和原边CCM/DCM/QR等多模式PWM控制器产品后,茂睿芯在2021年布局了一系列的高频快充解决方案,配合E-GaN、Cascode-GaN、超级硅和SJMOS多种功率管,为客户提供多样化的高功率密度快充方案。快充功率的继续增加,功率因素矫正和谐振LLC控制等方案也被引入到快充方案中,茂睿芯积极布局,预计年内即可有功率因素矫正PFC控制器和LLC SR样品推出。d0Tesmc

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茂睿芯市场经理周银d0Tesmc

当然,快充市场百花齐放的同时,也存在不少痛点。周银举例道,比如市场变化快,项目开发时间紧;又如如何在不增加充电器体积的前提下,提升快充充电器功率。对此,茂睿芯的解决方法是:致力于提供更大功率和更高功率密度的快充方案,提供5W到100多W的交钥匙整体解决方案。这些方案采用了茂睿芯领先的高压,Vcc无需稳压电路,减小PCB布板面积;同时采用高频QR技术,有效减小变压器体积,意在为客户提供更高功率密度的产品,搭配茂睿芯品类齐全、技术领先的同步整流芯片,可大大降低项目开发周期,提升项目开发生产过程中的直通率。另外,如协议不统一导致不同品牌的用电设备需要配备不同协议的快充充电器,用户需要为不同设备配置多个快充充电器才能体验快充带来的时间优势,为实现一个快充充电器适配多种用电设备,茂睿芯推出了多款65W/100W多口快充方案解决用户痛点。d0Tesmc

至于国产电源IC与国际大厂在快充技术上的差距,周银认为“基本处于同一起跑线”。他分享道:“相关调查研究资料表明,80%以上的快充品牌集中在华南地区(主要在深圳、东莞两地),国产PMIC的优势在于贴近客户,能够迅速响应客户的需求,缩短客户产品上市周期。比如去年有客户对茂睿芯的产品提出了新增功能的需求,从客户提出需求到给客户提供样品,仅仅花了一个月时间。茂睿芯将总部设在深圳,在华东、华北和西北都设有研发中心或办事处,可有效整合供应链资源,贴近市场和客户,提供更快速的响应,更优值的服务。”d0Tesmc

快充的三个发展趋势

(1)快充协议走向统一是必然。快充技术是一个系统工程,在设备和充电器等硬件产品之外,充电协议也是其中一个部分,规定了设备和充电器之间的通信方式。目前,在手机充电领域,共有五家拥有充电协议的主流快充技术厂商,分别为高通、联发科、USB-IF协会、华为、OPPO。其中,前三家为公有协议;后两者为私有协议。d0Tesmc

由于快充技术演进的历史因素,快充产业一直存在协议不兼容的问题,导致品牌的手机和充电器之间往往只能实现基本的小功率充电。因此,充电协议“归一化”是快充产业的当务之急。d0Tesmc

(2)氮化镓(GaN)被誉为第三代宽禁带半导体,其特点是:开关频率高、禁断宽度大、更低的导通电阻。所以当作GaN为充电头的材料时,可呈现高效、小巧、散热低、具备良好便携性能等优势,能很好地解决5G时代的手机续航问题。d0Tesmc

周银指出,随着GaN出货量的提升,GaN的成本也在逐步优化,部分型号的价格已经贴近MOSFET,所以未来GaN还是有机会成为快充充电器的主流。GaN的开关特性会远远优于MOSFET,这为通过高频化来减小充电器体积提供了可能。为此,茂睿芯在首发小六脚直驱E-GaN的PWM控制器MK2697G之后,推出了更多配合GaN的快充方案,致力于提供高品质电源解决方案。d0Tesmc

(3)AIoT催生越来越多的快充应用场景。快充技术最早找到突破口的市场是手机,接下来,快充应用场景将逐步覆盖到平板电脑、笔记本电脑、显示器、新能源汽车、电动工具、IoT设备等市场,进而为AIoT生态补齐“续航”这块关键拼图。(图2)d0Tesmc

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茂睿芯十分看好快充技术在新能源汽车上的应用趋势。周银分享道:“注意到今年发布的PD3.1标准,把输出电压扩展到了48V,这或许可以让更多需要充电的装置用上快充,比如E-BIKE、电动工具,都在48V的服务范围内。PD3.1扩展至48V/5A,和茂睿芯布局中大功率、中大电流领先品牌的定位不谋而合,在今年6月,茂睿芯就首发了最高支持110V输入的降压控制器MK9218,契合48V等母线应用场景,必将在通信电源、48V架构服务器电源、PoE以太网供电电源、USB PD3.1等产品中广泛应用。茂睿芯也将推出更多国产中大功率、中大电流的特色、差异化产品,满足客户的特定需求。”d0Tesmc

本文为《国际电子商情》2021年9月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里d0Tesmc

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Momo Zhong
国际电子商情(Electronics Supply and Manufacturing-China)助理产业分析师,专注于PCB、电子工程、移动终端、智能家居等上下游垂直领域。
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