(電子發燒友網報道 文/章鷹)傳統硅基材料已接近工藝極限,高效能需求驅動氮化鎵等第三代半導體高速增長。在消費電子領域,AI手機、AI PC等各類AI終端的功率提升,GaN方案較硅基方案體積縮小60%,帶動了GaN充電器市場的騰飛。在汽車領域,汽車智能化持續推進,車規功率器件逐步向高壓、高頻升級,氮化鎵上車加速。
西安電子科技大學廣州研究院的弓小武教授說:“跟硅器件比起來,氮化鎵的功率密度可以做到30W/mm,這是硅的150倍呢,開關速度還能提高10倍以上,這樣就能讓充電器變得特別小,體積能減少60%。”
功率器件行業分析師表示,氮化鎵充電器相較于傳統的硅MOS充電器,體積更小。僅在高壓側使用氮化鎵,可以實現30W氮化鎵充電器與5W硅充電器體積大小持平。功率密度大幅度提升;他還指出,部分品牌還在氮化鎵應用上做出突破性嘗試,進一步將低壓氮化鎵用在充電器內部,實現全部氮化鎵設計,可以進一步減少充電器體積,未來可能為氮化鎵器件帶來數十億美元的市場機遇。
本文匯總三家氮化鎵芯片大廠納微半導體、英諾賽科和安世半導體的最新氮化鎵芯片,以及其在充電器、TV電源和車載領域的應用案例。
卡位高端快充市場,納微半導體推出適配90W、120W充電器GaN芯片
對于依賴多種設備、手機、平板電腦甚至輕型筆記本電腦的用戶來說,氮化鎵充電器提供了一個實際優勢:高功率輸出,體積小,適合旅行。國際GaN芯片大廠納微在最新2025年第二季度報上指出,納微持續領跑高端氮化鎵快充市場,小米采用納微推出目前全球最小、最快的90W充電器,其尺寸僅與12W硅基充電器相當。

該充電器在初級側集成了納微的NV9580氮化鎵控制電源IC,在次級側集成了NV9701同步整流控制器IC。GaNSense Control 系列將第四代 GaN 功率與高頻控制功能相結合。它提供了單片集成 GaN 功率 FET 和 GaN 驅動器的所有優勢,以及控制器和保護功能,采用單一表面貼裝封裝,適用于高密度、高效率的充電器、適配器和輔助電源設計。
據悉,納微推出的 GaNSense 控制 IC 具有高達 800V 的瞬態電壓擊穿和無 PCB 熱點,以最小的外形尺寸提供一流的效率。“小米 90W 氮化鎵充電器的推出標志著我們與小米長期合作的新里程碑,”Navitas 高級副總裁兼亞太區總經理 Charles Zha 說。“結合 GaNSense 控制 IC 的創新和小米領先的系統專業知識,我們為超便攜快速充電器提供了新的基準。”
近期,在小米120W 3C1A四口氮化鎵充電器中,拆解人員發現這款小米最新氮化鎵快充的初級開關采用了NV6148C的GaNSlim氮化鎵功率芯片,這款產品來自Navitas納微,是一款700V的GaNSlim系列功率IC,采用了高性能的eMOde GaN FET,并且集成了門級驅動器及多種擴展功能,為客戶提供市場上最快速、小巧、高效和可靠的功率集成方案。
當前,手機快充功率從5W躍升到90W、120W、甚至240W,在相同成本的情況下,使用氮化鎵解決方案可將 USB-PD 充電器的體積和重量縮減約 70%,或將充電功率提高約 50%,相信后面會有更多高功率的氮化鎵快充方案上市。
英諾賽科:內置GaN芯片的100W PD快充方案、300V TV電源方案閃亮登場
在今年4月份舉辦的慕尼黑上海電子展上,國內GaN芯片領軍企業英諾賽科展示了100W PD快充方案、140W PFC+AHB和300W TV電源方案。

圖:英諾賽科100W PD方案 電子發燒友拍攝
英諾賽科新一代合封氮化鎵芯片,可提供最大100W 充電功率,支持AC 100V-240V 寬幅電壓,適配OPPO Reno 和 Find X 系列旗艦機型。這款100W PD方案采用了英諾賽科700V SolidGaN氮化鎵合封產品ISG6103。
該產品集成了一顆700V/230mΩ氮化鎵功率器件,驅動電路,無損電流采樣,以及眾多保護功能;具備零反向恢復電荷,2MHz高開關頻率,高達80V輸入電壓和115uA低靜態電流等優越特性,能夠自適應驅動器,幫助充電器實現更小體積和更大充電功率。據悉,采用100W PD方案的快充可以支持該充電器還支持AC 100V-240V的寬幅電壓,無論是手機、平板還是筆記本電腦,均能適配,為商旅出行提供了極大便利。
現場,英諾賽科還展示了300W超薄TV電源參考設計,內置4顆 700V 氮化鎵芯片,可以直接嵌入電視內部,讓電視整機厚度減少30%,簡潔美觀,輕薄增效。這款內置氮化鎵芯片的優勢有兩點:1、在230Vac 條件下,峰值效率達到95%;2、業界最薄方案,厚度僅8.2mm,滿足超薄電視、超薄顯示屏等對厚度要求嚴苛的設備。
安世半導體:低壓氮化鎵器件上市,650V高壓GaN器件應用汽車增程器
氮化鎵功率器件的應用場景十分廣泛,高壓氮化鎵主要應用于市電供電的開關電源初級,為次級提供穩定的直流電壓供應。而低壓氮化鎵則更多地應用在快充次級、車充、以及手機電荷泵等場景上。
安世半導體推出了40V、100V低壓氮化鎵產品,安世GANB012-040CBA是一顆耐壓40V,導阻12mΩ常關型增強模式器件氮化鎵器件,使用WLCSP封裝。該器件屬于是一種雙向器件,具有超高開關速度能力,具有超低導阻,符合RoHS、無鉛、REACH標準,適合追求高效率和高功率密度場景應用。
安世GANE7R0-100CBA是一顆耐壓100V,導阻7mΩ常關型增強模式器件氮化鎵器件,使用WLCSP封裝。GANE7R0-100CBA具備高頻開關、低柵極電荷、低輸出電荷特性,無體二極管,符合RoHS以及REACH標準。
更令人矚目的是,在2025年上海車展上,吉利與雷諾合資的全球動力總成領域企業浩思動力展示新一代動力總成技術與未來出行的解決方案,其中,搭載安世半導體氮化鎵器件的Gemini小型增程器引發行業關注。

圖片來自安世半導體官方微信
據悉,在此系統方案中,安世半導體提供的級聯型氮化鎵器件采用了疊層結構和級聯配置,結合了安世最新的650V高壓GaN HEMT H4技術和將低壓硅MOSFET技術,優化了柵極驅動并增強了系統穩定性,通過使用導通電阻Rds(on)低至幾毫歐的GaN芯片結合吉利特有的PCB嵌埋封裝功率半導體模塊設計,可最小化封裝產生的寄生電感,在實現新能源汽車上電機逆變器更高功率密度及輕量化的同時,也保證了高靈活性,優秀的擴展性以及大幅節省系統成本。
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