創科廣場|Navitas夥小米進軍充電市場 氮化鎵取代傳統矽晶片

2021-11-30 08:30
近年氮化鎵(GaN)快速充電器迅速興起,美國加州氮化鎵晶片廠商Navitas(納微),剛獲得下月舉行的美國消費性電子展(CES)內嵌式技術(Embedded Technologies)CES2022年創新獎。

較早前,Navitas亦公布與小米合作,進軍消費快充及電動車市場。80年代以來,矽(Silicon)由於導電性能良好,一直都是電晶體的首選物料。不過,矽在熱能和電力傳輸上有缺點,導致元件無法再大幅縮小。氮化鎵正取代矽,成為充電器晶片新一代物料,氮化鎵屬於第三代半導體技術,元件的開關速度,較矽製作的MOSFET元件快上20倍,比IGBT元件更快100倍。

氮化鎵充電器發熱量更低,較少發熱量,代表元件之間的距離更近,充電器體積更小之餘,保留所有充電功能,又能符合安全標準,尺寸和重量更小得多。

氮化鎵亦可傳導更高的電壓,電流通過氮化鎵製成元件,比矽的速度快,處理速度更高,所以感應、控制和保護性能更穩定。GaN提高了效率,發熱量卻更低,功率密度、穩定性、工作頻率、導熱性、能源轉換各方面,均有極大的提升。

Navitas開發的氮化鎵GaNFast Power IC晶片,以氮化鎵取代傳統的矽晶片後,GaNFast的功率和充電速度,提高了3倍以上,體積和重量則減半,功耗更低。

GaNSense技術通過對系統在電流、電壓和溫度的精確感測,實現高效率、自動化和可靠的操作;從檢測到啟動保護,只需時30Nanosecond(奈秒,十億分一秒)完成。GaNSense技術120W快速充電器可實現高達1.4W/cc功率密度,手機電池容量4500mAh從0%到充滿電,只需17分鐘。

網羅各大廠商

Navitas的技術已應用在聯想、小米、Dell、OPPO、亞馬遜和其他智能用品的充電器,並會在CES2022展出。Navitas技術用於消費電子產品以外,甚至可應用在太陽能、數據中心和電動汽車。以電動車充電為例,氮化鎵的充電設備體積小、電能轉換效率可達97%以上,充電時間短、逆變器功耗更低,電池成本也會降低。

Navitas氮化鎵也可應用在20W到300W氮化鎵的快充電源適配器上,以及額定功率的1300W,大幅減少數據中心的能耗。

據估計2026年,氮化鎵充電市場會超過130億美元。GaNFast IC採用的GaNSense技術長遠對保護環境亦有好處,節能可高達4成,碳排放比矽晶片亦低了10倍。

Navitas成為小米夥伴後,雙方正開發多個氮化鎵方案。Navitas管理人員高調出席11月小米北京舉辦的2021的Demo Day。

小米是全球的第二大手機品牌,又公布成立全資附屬公司,研發生產電動車;預計10年投資100億美元。

市場競爭並不激烈

小米總裁王翔公布了充電技術上與Navitas合作,展出消費和車載的產品。Navitas展示GaNFast功率晶片,應用在小米65W氮化鎵快充充電器,以及最新Civi手機的55W氮化鎵快充充電套裝上。Navitas又展出6.6kW的車載充電器(OBC),具有240V-420V寬電壓輸出,尺寸僅為222×168×60mm,功率密度達到kW/liter。

氮化鎵晶片市場競爭仍不算激烈,市場上的氮化鎵快速充電器,多半由3家廠商晶片瓜分,除Navitas以外、歷史最悠久為Power Integrations、以及最新成立的深圳Innoscience(英諾賽科)。

Navitas則在2014年成立,但氮化鎵研究擁有超過200多項專利。據研究機構TrendForce估計,2021年氮化鎵充電市場會達8300萬美元,以年率計上升了73%,Navitas市佔率高達29%,今年超越了老牌的Power Integrations,一躍而成為市場最大廠商。今年10月,Navitas通過SPAC形式在納斯達克上市,市值超過19億美元。

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