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智东西 国产芯片新突破点！报告揭秘爆发中的第三代半导体材料( 七 )


五、消费电子视角：高效能、小体积加速GaN消费电子中的应用
GaN三个特点大幅提升效率：开关频率高、禁断宽度大、更低的导通电阻 。 开关频率是指充电头内部晶闸管 ， 可控硅等电子元件 ， 每秒可以完全导通、断开的次数 。 变压器恰好是充电器中体积最大的元器件之一 ， 占据了内部相当大的空间 。 开关的频率高可使用体积更小的变压器 。 使用氮化镓作为变压元件 ， 变压器和电容的体积减少 ， 有助于减少充电头的体积和重量 。 禁带宽度直接决定电子器件的耐压和最高工作温度 ， 禁带宽度越大 ， 器件能够承载的电压和温度越高 ， 击穿电压也会越高 ， 功率越高 。 更低的导通电阻 ， 直接表现为导电时的发热量 。 导通电阻越低 ， 发热量越低 。
2018年ANKER将GaN带出实验室 。 2018年10月25日ANKER在美国纽约发布了一款划时代的新品—“ANKERPowerPortAtomPD1”GaN充电器 ， 由于其搭载了高频高效的GaN（氮化镓）功率器件而备受业界关注 。 该款产品也是首次将第三代半导体技术应用在充电设备上 ， 从而将相关技术从实验室带向应用市场 。
主流厂商依次跟进 ， 高功率 ， 小体积成最明显优势 。 小米于2020年2月发布了GaN充电器Type-C65W ， 能够为小米10Pro最高提供50W的充电功率 ， 小米10Pro搭配其使用从充电至100%仅需45分钟 。 同时 ， 它支持小米疾速闪充、PD3.0等快充协议 ， 并且还支持全系iPhone快充 ， 官方表示 ， 使用小米GaN充电器Type-C65W为iPhone11充电 ， 充电速度比原装5W充电器提升约50% 。 得益于新型半导体材料GaN的加持 ， Type-C65W的体积比小米笔记本标配的适配器减小约48% 。 此外 ， 小米Type-C65W的USB-C接口支持多个档位的智能调节输出电流 ， 能为新款MacBookPro、小米笔记本等大功率设备进行最大65W充电 ， 还能兼容大多数Type-C接口的电子设备 ， 包括Switch等 。 产品搭载E-Marker芯片 ， 最大支持5A电流 。 目前 ， 业界已推出多种快充技术方案 ， 主要包括高通QuickCharge技术、OPPOVOOC闪充技术、联发科PumpExpress技术、华为SuperCharge技术、vivoSUPERFlashCharge技术和USB3.1PD充电技术等 。
智东西 国产芯片新突破点！报告揭秘爆发中的第三代半导体材料
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▲各充电方案对比
从消费电子快充市场来看 ， 未来随快充需求与GaN渗透率不断提升 ， 2022年市场规模有望达到87.74亿元 。 随着5G手机各类参数不断提升 ， 内部射频、处理器、屏幕的耗电量在直线上升 ， 电子产品对快充的需求日益提升 。 多家厂商发布GaN快充后 ， 目前的售价大部分用户已经可以接受 ， 未来渗透率有望逐步提升 。 假设智能手机未来三年GaN快充渗透率为1%、3%、5% ， 可穿戴需求度相对手机端有所降低 ， 三年的渗透率为0.5%、1%、2%；我们预计2020年全球GaN充电器市场规模为24.41亿元 ， 2022年有望达到87.74亿元 。
从消费电子快充市场来看 ， 未来随快充需求与GaN渗透率不断提升 ， 2022年市场规模有望达到87.74亿元 。 随着5G手机各类参数不断提升 ， 内部射频、处理器、屏幕的耗电量在直线上升 ， 电子产品对快充的需求日益提升 。 多家厂商发布GaN快充后 ， 目前的售价大部分用户已经可以接受 ， 未来渗透率有望逐步提升 。 假设智能手机未来三年GaN快充渗透率为1%、3%、5% ， 可穿戴需求度相对手机端有所降低 ， 三年的渗透率为0.5%、1%、2%；我们预计2020年全球GaN充电器市场规模为24.41亿元 ， 2022年有望达到87.74亿元 。
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▲智能手机与可穿戴设备中GaN快充测算
新能源汽车拐点已至 ， 发展路径复制智能手机 。 新能源汽车的竞争格局已出现明显变化 ， 政策端：全球节能减排 ， 碳排放成国际谈判的重要筹码 ， 国六排放的实行 ， 加速新能源汽车替代传统燃油车 。 供给端：全球主流厂商规划将未来重点发展方向放到NEV ， 有保有量加速提升 ， 目前全球有超过150家车厂已有规划EV新车上市；在自动驾驶水平方面 ， 2019年L2+级别自动驾驶产品在部分车型中已成为标配 ， 部分车型仍需要选装 ， 未来L3级别的自动驾驶有可能会在2020年后正式上市 ， 从供给端来看 ， 智能化水平在加速提升 。 需求端：新能源汽车的边际变化来源有两点：车载娱乐及驾乘体验 ， 纯电动与自动驾驶带来的独特驾驶体验 ， 车联网的落地及人车手机生态化的构建 ， 是娱乐化需求的来源 。


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