（文/小北）小米10亮相即成为新晋“带货王”，带火GaN（氮化镓）充电器、WiFi6等配置的同时也将推动行业的硬件升级。
GaN优势明显，芯片设计难度重重
正如雷军所言，GaN作为一种新半导体材料，给充电器带来了无法想象的效果。
“GaN器件可以实现比硅器件快100倍的开关速度。硅半导体器件向前推进可以实现200K开关频率，而以纳微GaN产品为例，单管已经可以实现20M的开关频率。被小米10 Pro充电器采用的纳微半导体65W氮化GaN方案，开关频率仅设计在500K左右，是传统硅器件的6-7倍的速度，但其优点已经非常显著了。”纳微（Navitas）中国区总经理查莹杰在接受集微网记者采访时解读GaN优势背后的原因。
不过，高频化也带来众多挑战。
查莹杰表示，过去十几年中，大家对氮化镓的印象是器件可靠性不是特别好。这是对器件的一个误解，器件本身已经非常可靠，而是高频化会对周围电路要求更为苛刻，例如带来很多噪声、干扰的问题。
换而言之，驱动、控制和保护GaN这样的高速器件成为行业的挑战，从而使其应用受到限制。
“为了克服这个问题，纳微成为了全球第一家GaN功率IC公司。纳微采用GaN工艺做驱动、保护、逻辑控制、电平转换电路，并将这些关键的数字和模拟电路与GaN功率器件单片集成，这样寄生参数大幅下降，实现高频化的可靠性，系统问题得以解除。此外，对于工程师而言，使用更为简单，通过数字信号就可以进行控制，这是纳微非常独特的技术，我们在该领域拥有超过40项专利。”查莹杰补充道。
据介绍，对于GaN IC而言，设计难度是最大的。用GaN做功率器件常见，但利用GaN做小信号器件却极少见。在GaN的元件库中，小信号方面非常匮乏。纳微有一支很大的团队，在过去5年时间专注于用GaN做逻辑控制电路等。
GaN历经多年磨练，迎来春天
小米带货、雷军打call，纳微成为近期备受关注的 IC企业、GaN企业之一。其实，纳微成立于2014年，在GaN领域已深耕数年。
查莹杰表示，GaN从IR做第一个功率器件到现在已历时15年以上，而2018年后GaN器件才真正进入一个大批量量产的过程。目前GaN功率器件玩家主要有两类，一类是基于IR“基因”的初创公司，另一类是功率半导体巨头们，不过每一家在技术路线上都有明显的差异，且每一家都在走尝试性路线。
USB PD快充是纳微专注的市场之一。相比硅半导体方面，GaN方案在体积、效率等方面优势明显。据查莹杰介绍，在价格方面，由于GaN器件的量还没有起来，所以价格是传统硅器件的2倍以上，但是可以预见在未来的2-3年，GaN器件价格将以每年20%-30%下降，因此会迅速逼近硅器件的成本，这也是GaN迎来爆发式增长的关键节点。
查莹杰也指出，在消费领域纳微GaN产品优势已得以体现，去年累计出货量实现150万颗。随着GaN器件在手机以及笔记本电脑领域渗透率进一步提升，我们认为GaN器件今年在消费市场总体出货量会在1500-2000万颗。
发力四大领域，全面替代硅仍需时间
USB PD快充之外，纳微还瞄准了服务器电源、数据中心电源、5G基站电源市场。
查莹杰指出，这三大领域的共同特点是，需要省电、效率需提升、功率等级不是很大，而这恰符合GaN工作的范畴。
目前可以看到GaN器件在逐渐替代传统硅器件。不过，查莹杰认为，短期内GaN不会广泛替代以上四大领域外的硅产品，主要受成本、生态等因素限制。
查莹杰以USB PD快充生态建设为例，他指出，功率芯片高频化带来新的设计挑战，例如磁芯、控制器是否具备了高频能力。纳微与2016年开始与安森美、TI等合作，致力于“定制化”的器件，并于2018~2019年实现量产；还与日立等在高频磁芯方面合作。这是一个生态建立的过程，生态的建立需要很长的时间。
此外，查莹杰也指出GaN器件的功率密度也需要用“系统”的眼光来看，可以坚信的是，GaN器件功率密度会有很快的提升。
据介绍，纳微在芯片集成度上进一步加强，2020年纳微将发布最新的、更高集成度的芯片。除了现有产品以外，纳微也在为中大功率做一些准备，例如服务器电源、数据中心电源产品，芯片已经开发完毕，会在封装上进行多元化的设计。
封装设计，也是纳微中国将重点布局的方向。
查莹杰表示，纳微全球有70多位员工，中国有20位，其中深圳以前端客户支持为主、杭州负责平台化的设计支持、上海负责华东地区的销售。中国现有团队以外，纳微将增加封装设计、芯片设计、下一代应用平台设计的员工。
（校对/范蓉）
