下面是小编为大家整理的科技行业新材料GaN专题报告：小米发布GaN快充是什,么（2022年）,供大家参考。
目录
小米发布的
GaN
快充是什么？
................................................................................................. 1
引子：小米旗舰手机发布会上
65W
GaN
快充闪亮登场
......................................................... 1
普通快充减少充电时间，但体积和发热都大幅上升
................................................................ 1
GaN
充电器既提高了充电功率，又保持了小巧的体积
........................................................... 3
GaN
快充未来市场规模多大？
.................................................................................................. 5
GaN
快充技术未来是否会被替代？
........................................................................................... 6
做快充的氮化镓材料是什么？
................................................................................................... 6
氮化镓材料简介
........................................................................................................................... 6
氮化镓的优势在哪里？
............................................................................................................... 7
氮化镓器件和衬底市场规模多大？
............................................................................................ 9
插图目录
图
1 ：小米
10
手机和小米
65W
GaN
充电器
........................................................................... 1
图
2 ：充电器的原理
.................................................................................................................... 2
图
3 ：一个充电器可以充多种电子产品
..................................................................................... 2
图
4 ：历代
iPhone
电池容量变化（单位：
mA·h ）
................................................................. 2
图
5 ：
iPhone
XS
Max
充电测试
................................................................................................ 2
图
6 ：大功率充电器充电时间明显缩短
..................................................................................... 3
图
7 ：充电功率上升伴随着充电器重量的上升
......................................................................... 3
图
8 ：手机适配器发热过度导致短路
........................................................................................ 3
图
9 ：不同功率充电器充电温度对比
........................................................................................ 3
表
10 ：氮化镓充电器与非
GaN
充电器
.................................................................................... 4
图
11 ：同功率
GaN
充电器与非
GaN
充电器体积对比
........................................................... 4
图
12 ：相似体积充电器功率对比
.............................................................................................. 4
图
13 ：三种
65W
充电器
30
分钟充电速度测试
...................................................................... 5
图
14 ：市售快充价格比较
.......................................................................................................... 5
图
15 ：氮化镓器件主要制备流程
.............................................................................................. 7
图
16 ：氮化镓主要终端应用
...................................................................................................... 8
图
17 ：氮化镓电子器件产业链
.................................................................................................. 8
图
18 ：氮化镓功率市场规模（单位：百万美元）
................................................................. 10
图
19 ：氮化镓射频器件市场规模
............................................................................................ 10
图
20 ：全球
GaN
衬底需求量和市场规模预测
...................................................................... 11
表格目录
表
1 ：
GaN
充电器市场规模预测
............................................................................................... 5
表
2 ：第一、二、三代半导体材料性能参数对比
..................................................................... 6
表
3 ：氮化镓半导体产业链国内外主要厂商简介
..................................................................... 8
▍ 小米发布的
GaN
快充是什么？
引子：小米旗舰手机发布会上 65W GaN 快充闪亮登场 2
月
13
号的小米新品发布会上，除了小米
10 、小米
WIFI6
路由器等一系列的电子产品之外，小米还推出了一款体积非常小巧的充电器——小米
GaN
充电器
Type-C
65W 。该款充电器采用
GaN
充电芯片，最大充电功率为
65W ，充满配备
4500
mAh
电池的小米 10Pro
仅需
45
分钟。超大充电功率和优秀的便携性使“ GaN
快充”一时间成为科技界瞩目的焦点。
图 1：小米 10 手机和小米 65W GaN 充电器
资料来源：公司官网
普通快充减少充电时间，但体积和发热都大幅上升 充电器将输入的交流电转变为适合电池的直流电，输出功率随电压电流变化。
充电器又被称为电源适配器，是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，一般由外
壳、电源变压器和整流电路组成，它的主要作用是将交流市电变换为用电设备所需的稳定直流。根据输出电流电压的不同，充电器具备不同的充电功率，常说的“快充”具备较高的输出功率，能够大幅缩短充电时间。
图 2：充电器的原理
资料来源：电子发烧友网，
图 3：一个充电器可以充多种电子产品
资料来源：，电子发烧友网，
手机电池容量不断增加，普通充电器很难满足用户需求。
随着智能手机的硬件数量逐渐增多、屏幕尺寸逐渐增大以及对分辨率的要求逐渐提高等因素，为保证手机续航，手机
电池容量呈逐年上升态势， iPhone
11
比当年红极一时的 iPhone
4
电池容量大了将近 2
倍，但仍然配置功率
5W
的普通充电器。根据天极网测试， iPhone
XS
Max
用标配
5V1A
充电器充满
50% 电量需要
90min ，而完全充满则需要
208min ，充电速度很难满足用户需求。
图 4：历代 iPhone 电池容量变化（单位：mA·h）
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
资料来源：百度百科，
图 5：iPhone XS Max 充电测试
资料来源：电子发烧友网，
快充的出现虽然解决了充电时间过长的问题，但是体积重量变大也损失了便携性。
目
前市面上的主流快充功率已经提高到
20-60W
的水平，充电时间明显降低。但是随着充电功率的提升，考虑到充电器内相匹配的元器件尺寸以及散热需求，充电器本身的尺寸也不得不越做越大，大大降低了产品的便携性以及美观程度。
图 6：大功率充电器充电时间明显缩短
资料来源：充电头网，
图 7：充电功率上升伴随着充电器重量的上升
资料来源：各公司官网，
同时快充因为功率较高，升温速度快也成为一种安全隐患。
充电器温度过高时存在一
定的安全隐患，一定几率会发生因发热过度而引起的电源短路，严重时甚至导致手机爆炸或火灾。对比苹果原装
5V1A
充电器、 ROCK10W
充电器和绿联
18W
充电器，较高功率充电器
30
分钟充进电量也较高，但与此同时，测量充电器充电时的最高温度也在不断攀
升，绿联
18W
充电器外表面最高温度可达
50
摄氏度。
图 8：手机适配器发热过度导致短路 图 9：不同功率充电器充电温度对比
60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 30分钟充进电量 所测最高温度（℃）
60 50 40 30 20 10 0 苹果 5W ROCK 10W 绿联 18W
资料来源：百度图片，
资料来源：电子发烧友网，
GaN 充电器既提高了充电功率，又保持了小巧的体积 GaN
器件开关频率比
Si
高，变压器等充电器内部元件体积得以降低。
变压器和电容是充电器中体积较大的元器件。如果可以提高开关管的开关频率，将有效减小变压器和电
容的体积，从而实现整体减小充电器体积。但是目前开关管基本上是基于硅材料制作，这类开关管频率已经很高，继续使用硅材料提升频率空间很小、难度很大。而氮化镓材料因其开关频率远高于硅的特性，可以完美解决这一问题。同时氮化镓器件效率高、损耗低、散热性能优秀，可以降低元器件的发热量并及时将热量导出，因此元器件在充电器内部的排布也可以更加紧密，进一步降低整体体积。
表 10：氮化镓充电器与非 GaN 充电器
资料来源：电子发烧友网，
氮化镓充电器有效解决了体积和功率的矛盾，用户使用体验更好。
小米最新推出的
65W
GaN
充电器相较其在家非
GaN
的
65W
快充充电器，在功率保持不变的情况下，体积减少了约
44% ，极大地提升了充电器的便携性。而在充电器体积相似的情况下， APE
氮化镓充电器较苹果原装
30W
充电器，最大充电功率提升了近
117% 。总体来说， GaN
充电器有效解决了传统充电器体积和功率不能两全的矛盾，为用户带来更好的使用体验。
图 11：同功率 GaN 充电器与非 GaN 充电器体积对比
资料来源：公司官网，
图 12：相似体积充电器功率对比
资料来源：电子发烧友网，
氮化镓充电器充电效率更高且更加平稳。
通过网上测试数据结果综合来看，氮化镓充电器性能最佳，具体表现在
1）充电速度方面：
同为
65W
充电器，氮化镓充电器
30
分钟充入了
71% 的电量，其余两款非氮化镓充电器表现较弱，分别冲入
65% 和
48% ； 2）充电平稳度方面：
氮化镓充电器充电速度非常平稳，每
10
分钟能稳定充入
11%~12% 的电量，
而其余两款非氮化镓充电器后续均逐渐开始有不同程度的衰减。
图 13：三种 65W 充电器 30 分钟充电速度测试
倍思65W氮化镓充电器 紫米65W充电器 联想thinkplus65w充电器
80% 70% 60% 50% 40%
36%
48%
44%
60%
71%
65% 54% 48% 30% 20% 25% 13% 23% 34% 25% 40% 32% 10% 0% 13% 2% 9% 2% 17% 0 5 10 15 20 25 30
资料来源：电子发烧友网，
GaN 快充未来市场规模多大？ 小米氮化镓快充电源具有价格优势。
与目前市售的一些品牌的快充充电器相比，小米
在相同功率（ 65W ）下具有最低的价格，这说明小米的性价比在目前市场上是最高的。小米将
65
W
GaN
快充价格拉至
150
元以下，在目前市面上同类产品中价格较低。目前市场上已经有很多厂商布局
GaN
快充，包括各种型号、各种品牌。小米这个属于目前市售功率较高的型号，同时又把价格做到
150
元以下。
图 14：市售快充价格比较
资料来源：京东，天猫官网，
预计
2020
年全球氮化镓快充市场规模达到
23
亿元，2025
年
638
亿元，5
年
CAGR高达
94%。
假设
2020
年 -2021
年旗舰机型会标配快充，比例为
10% ， 2022
年 -2025
年中低端机型开始逐步配置快充，比例从
30% 上升至
70% ；标配快充中
GaN
产品渗透率从
10%
上升至
50% ；假设全球每年有
1
亿个充电器为另够需求，其中快充渗透率从
10% 上升至 70% ， GaN
渗透率从
20% 上升至
60% ；我们预计
2020
年全球
GaN
充电器市场规模为
23亿元， 2025
年将快速上升至约
638
亿元， 2020-2025
年
CAGR
高达
93.9% 。
表 1：GaN 充电器市场规模预测
项目
单位 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 标配需 全球手机销售量 百万部 1354 1421 1464 1400 1400 1400 求 标配快充比例 % 10% 10% 30% 50% 60% 70%
快充中 GaN 渗透率 % 10% 20% 25% 30% 40% 50%
GaN 充电器价格 元 150 150 140 130 130 120
合计 亿元 20.3 42.6 164.7 315.0 504.0 735.0 另购需求 非标配充电器购买需求 百万台 100 100 100 100 100 100
快充渗透率 % 10% 20% 50% 60% 60% 70%
GaN 渗透率 % 20% 30% 50% 50% 60% 60%
GaN 充电器价格 元 150 150 140 130 130 120
合计 亿元 3 9 38 45 54 63 GaN 快充市场规模 亿元 23 52 189 312 484
638
资料来源：
预测
GaN 快充技术未来是否会被替代？ 短期看从经济和技术角度上
GaN
用作快充最为合适。为什么不用
GaAs ：主要因为 GaAs
属于第二代化合物半导体，禁带宽度比第三代
GaN
和
SiC
都低很多，耐压能力较低，不适合用在高功率应用。
为什么不用
SiC：
理论上
SiC
也可用在快充领域，但是
SiC芯片需要外延在
SiC
衬底上，目前
SiC
单晶衬底生产难度非常高，导致价格也非常高。...
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