集微網消息（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等配置的同時也將推動行業的硬體升級。
GaN優勢明顯，晶片設計難度重重
正如雷軍所言，GaN作為一種新半導體材料，給充電器帶來了無法想像的效果。
「GaN器件可以實現比矽器件快100倍的開關速度。矽半導體器件向前推進可以實現200K開關頻率，而以納微GaN產品為例，單管已經可以實現20M的開關頻率。被小米10 Pro充電器採用的納微半導體65W氮化GaN方案，開關頻率僅設計在500K左右，是傳統矽器件的6-7倍的速度，但其優點已經非常顯著了。」納微（Navitas）中國區總經理查瑩傑在接受集微網記者採訪時解讀GaN優勢背後的原因。
不過，高頻化也帶來眾多挑戰。
查瑩傑表示，過去十幾年中，大家對氮化鎵的印象是器件可靠性不是特別好。這是對器件的一個誤解，器件本身已經非常可靠，而是高頻化會對周圍電路要求更為苛刻，例如帶來很多噪聲、干擾的問題。
換而言之，驅動、控制和保護GaN這樣的高速器件成為行業的挑戰，從而使其應用受到限制。
「為了克服這個問題，納微成為了全球第一家GaN功率IC公司。納微採用GaN工藝做驅動、保護、邏輯控制、電平轉換電路，並將這些關鍵的數字和模擬電路與GaN功率器件單片集成，這樣寄生參數大幅下降，實現高頻化的可靠性，系統問題得以解除。此外，對於工程師而言，使用更為簡單，通過數位訊號就可以進行控制，這是納微非常獨特的技術，我們在該領域擁有超過40項專利。」查瑩傑補充道。
據介紹，對於GaN IC而言，設計難度是最大的。用GaN做功率器件常見，但利用GaN做小信號器件卻極少見。在GaN的元件庫中，小信號方面非常匱乏。納微有一支很大的團隊，在過去5年時間專注於用GaN做邏輯控制電路等。
GaN歷經多年磨練，迎來春天
小米帶貨、雷軍打call，納微成為近期備受關注的 IC企業、GaN企業之一。其實，納微成立於2014年，在GaN領域已深耕數年。
查瑩傑表示，GaN從IR做第一個功率器件到現在已歷時15年以上，而2018年後GaN器件才真正進入一個大批量量產的過程。目前GaN功率器件玩家主要有兩類，一類是基於IR「基因」的初創公司，另一類是功率半導體巨頭們，不過每一家在技術路線上都有明顯的差異，且每一家都在走嘗試性路線。
USB PD快充是納微專注的市場之一。相比矽半導體方面，GaN方案在體積、效率等方面優勢明顯。據查瑩傑介紹，在價格方面，由於GaN器件的量還沒有起來，所以價格是傳統矽器件的2倍以上，但是可以預見在未來的2-3年，GaN器件價格將以每年20%-30%下降，因此會迅速逼近矽器件的成本，這也是GaN迎來爆髮式增長的關鍵節點。
查瑩傑也指出，在消費領域納微GaN產品優勢已得以體現，去年累計出貨量實現150萬顆。隨著GaN器件在手機以及筆記本電腦領域滲透率進一步提升，我們認為GaN器件今年在消費市場總體出貨量會在1500-2000萬顆。
發力四大領域，全面替代矽仍需時間
USB PD快充之外，納微還瞄準了伺服器電源、數據中心電源、5G基站電源市場。
查瑩傑指出，這三大領域的共同特點是，需要省電、效率需提升、功率等級不是很大，而這恰符合GaN工作的範疇。
目前可以看到GaN器件在逐漸替代傳統矽器件。不過，查瑩傑認為，短期內GaN不會廣泛替代以上四大領域外的矽產品，主要受成本、生態等因素限制。
查瑩傑以USB PD快充生態建設為例，他指出，功率晶片高頻化帶來新的設計挑戰，例如磁芯、控制器是否具備了高頻能力。納微與2016年開始與安森美、TI等合作，致力於「定製化」的器件，並於2018~2019年實現量產；還與日立等在高頻磁芯方面合作。這是一個生態建立的過程，生態的建立需要很長的時間。
此外，查瑩傑也指出GaN器件的功率密度也需要用「系統」的眼光來看，可以堅信的是，GaN器件功率密度會有很快的提升。
據介紹，納微在晶片集成度上進一步加強，2020年納微將發布最新的、更高集成度的晶片。除了現有產品以外，納微也在為中大功率做一些準備，例如伺服器電源、數據中心電源產品，晶片已經開發完畢，會在封裝上進行多元化的設計。
封裝設計，也是納微中國將重點布局的方向。
查瑩傑表示，納微全球有70多位員工，中國有20位，其中深圳以前端客戶支持為主、杭州負責平台化的設計支持、上海負責華東地區的銷售。中國現有團隊以外，納微將增加封裝設計、晶片設計、下一代應用平台設計的員工。
（校對/范蓉）