2021年10月底，小米推出业界最小的120W新款氮化镓（GaN）充电器，带Type－C接口，体积更小，卖点：“小巧一点，强大很多”。小米并没有说其中采用了什么技术，还以为和以前一样，就是现有的GaN功率器件呗，肯定是要比已量产硅方案强很多。

直到纳微开云棋牌官网在线客服（Navitas）刚刚发布了全球首款采用GaNSense技术的智能GaNFast氮化镓功率芯片，这才豁然以明：上述产品使用了两颗NV6134 GaNSense系列器件，相比传统硅方案效率提升1．5％，仅需15分钟就能充满电。

那就让我们来看看这GaNSense为什么如此神通广大吧！

GaN公司一路走来

20年前就有了GaN材料，而硅的应用比氮化镓早30年以上。最近几年，GaN通过自身优化、产能提升、成本控制，慢慢在在消费、工业应用中落地。

纳微开云棋牌官网在线客服销售运营总监李铭钊介绍说，纳微2014年成立，创始人和CEO是Gene Shenidan，两位联合创始人是Dan Kinzer和Jason Zhang，后者是应用兼技术营销副总裁，是一位华人。这三个人曾在同一家公司中合作超过30，他们把以往的工作经验带到纳微。现在纳微已经获批专利超过200多件，还有100多件在准备申请中。纳微前4年纳微一直在摸索，探索和改善技术，2018年才做出第一个可以量产的产品。

今年10月，纳微开云棋牌官网在线客服在纳斯达克成功上市，上市当天的估值10亿美元。值得一提的是，纳微中国团队成立3年多，为公司贡献了7成营收。其中国团队有60多人，占纳微全球人员超过40％。未来，纳微中国将加快对客户设计的支持，进一步增加销售、研发团队覆盖全球市场的能力，同时扩张芯片设计团队。

在芯片制造方面，纳微现在主要在台积电2号工厂生产，主要是16英寸晶圆。其封装用的是全球前三的封装厂，品质控制做到出货3000万颗GaN功率芯片零失效；生产交付时间为12周左右。

纳微开云棋牌官网在线客服高级应用总监黄秀成补充说，在GaN上做芯片确实是纳微的原创，2000年初就开始研究GaN，在这方面积攒了非常多的经验。作为第一个吃螃蟹的人，纳微确实走过了很多艰辛的路，通过不停的探索，现在做GaN芯片更加轻车熟路，从之前的GaNFast到今天的GaNSense，设计开发、生产周期越来越短。

时至今日，全球超过140款量产充电器使用了纳微方案，约150款产品在研发阶段，未来12个月将会看到这些新产品陆续上市。

为什么从手机充电起步？

GaN开关速度快20倍，体积和重量更小，节能可达40％，功率密度提升3倍，特别适合快充方案。这都是和硅比。

所以，GaN应用场景主要是手机充电器，为什么充电器中普及很快呢？主要有两个原因，第一，手机电池越来越大，从以前的2000mA时到现在的5000mA时。GaN的优势是提升充电器功率，可以缩短充电时间，让电池体积变小。另外，采用USB－A和USB－C的电子设备越来越多，多头充电器市场非常大，GaN大有用武之地。

随着电源行业的发展，手机、充电器功率需求越来越高，出现了更多应用场景，GaN技术迭代也在持续进步。从纳微GaN功率芯片的进步可以看出，相比传统硅和分立式GaN器件，此前的GaNFast系列发挥了GaN的速度和潜能，其中集成了驱动和基本保护功能，工作频率从传统的几十到200kHz方案提升到MHz级别。

关于开关频率和EMI的问题，黄秀成表示，EMI并不会成为系统设计的问题。只要设计合理，对传输途径和阻碍EMC解决方案有很清晰的了解，就会发现高频化后EMC解决方案反而更简单。开关频率低，意味着L和C要很大，所以体积和成本就会很高；采用高频后，如果很好地处理传输途径，合理设计，基波频率高了，意味着L和C更小，体积和成本就可以降低。使用GaN做高频电源的工程师们慢慢能体会到的一些真谛。

功率GaN流派孰优孰劣？

据介绍，功率GaN的发展主要有两个流派：一个是eMode常开型，另一个eMode是常关型，纳微代表的是后者。相比常关型GaN功率器件，纳微进一步做了集成，包括驱动、保护和控制。

传统硅器件参数不够优异，开关速率、频率都受到极大的限制。因为开关频率较低，电感电容尺寸比较大，电源功率密度比较低，通常小于0．5W／cc。另外，分立式GaN因为受限于驱动电路复杂性，如果不把驱动集成到功率器件中，受限于外部器件布局、布线，无法发挥GaN应有潜力。虽然，一些厂商可以设计出相对比较高的功率密度，但是也没有远没有达到1W／cc的数字。

GaN功率芯片集成后能带来什么好处呢？纳微的GaN器件集成了控制、驱动和保护，可以不依赖于外部集成参数，可以充分释放开关频率，电源适配器的主流开关频率可以做到300、400kHz，模块电源已经有客户做到了MHz。用经过集成的方案设计出来的功率密度比传统硅或分立式GaN高了很多，目前好多案例远大于1W／cc。

以上说的是此前的GaN功率芯片，那么现在呢？

GaNSense集成带来四大提升

GaNSense技术通过进一步集成在GaNFast基础上做了几大性能提升，包括无损采样、过流保护、过温保护和智能待机。

黄秀成介绍坦承，目前纳微GaN器件的主流系列是GaNFast，其驱动控制和保护在功率器件上面，采用的是QFN封装。其大体布局和传统硅和分立式区别不大，有漏极、源极和PWM，外加3个控制驱动。作为功率芯片，其外部有一个Vcc供电，范围非常宽（10V－30V），外围控制器可以适应Vcc范围。

由于GaN芯片设计存在一些难点，处理基准电压比较难，所以器件外部用一个稳压管来产生内部基准电压，把宽范围Vcc调整成内部真正需要驱动GaN功率器件的母线电压。PWM内部有很多磁滞电路，做了降噪处理。相比传统硅或者分立式GaN，在内部保护、UVLO的Vcc未达到某一定值之前，整个芯片处于锁定状态，以避免器件在某些异常条件下工作失效。

GaNFast集成了驱动，实现了基本保护功能。而GaNSense技术又进一步，实现了几个突出的性能优点。

无损可编程电流采样

原来系统中有一个采样电阻，调整可编程电阻可以改变可编程电压。用无损采样代替原来的采样电阻，电源回路中的通态损耗会减半，意味着能效提升。另外还减少PCB面积，布局更灵活、简单。在热耦合方面，系统中原来有两个发热元件，现在去掉了一个，热系数更好，器件工作温度更低，效率也会更高。

过流保护

传统上，GaNFast系列外部需要一个采样电阻，其信号送给控制器判断是否发生过流。为了避免噪声，控制器有一个延迟，通常反应时间在300ns左右。在GaNSense技术中，基于采样信号内部设定一个过流阈值，在内部做信号处理，触及这个阈值时反应时间小于100ns，节省出来200ns可以避免系统因短路、过功率等造成变压器电流急剧上升的情况。

过温保护

目前的保护机理也是设置一个区间，当GaN片芯温度超过设定阈值（通常160℃），不管有没有外部PMW信号，直接关断芯片，让它自然冷却，直到低于100℃，再去参考PMW信号，有信号则继续工作，如果异常没有解除，温度还在上升，则保持关断，以实现精准控制结温。

智能待机

现在，比较宽松的范围是75mW，但是很多OEM、ODM都会要求待机做到30mW。所以，早期的GaNFast其他性能都非常好，但因为考虑待机问题，通常外边会做个电路，切断待机Vcc，所以系统相对复杂。GaNSense技术更加完善，可以智能检测PWM信号，当PWM信号工作正常时，智能待机不动作；当系统进入跳周期模式，通过检测让芯片进入待机模式，待机电流从原来的接近1mA降到接近100μA，待机功耗可以下降很多。另外，进入待机后，第一次出现脉冲30ns就可以马上进入正常工作模式。

量产、支持、合作同步推进

采用GaNSense技术的产品已经上线，系列更全，有不同封装，如6mm×8mm、5mm×6mm，选择也更多，目前的5种最小为120mΩ，最大是450mΩ，范围覆盖从20W快充和100－200W快充。

纳微开云棋牌官网在线客服高级研发总监徐迎春介绍说，纳微GaN提供的高可靠和集成驱动一个关键技术，集成驱动除了提高量产可靠性，还对整个产品的长期可靠性至关重要。因为GaN是一个新的器件，需要采用全新的设计，所以，纳微在中国成立了非常强大的AE团队，以支持2021年2022年即将量产的160个产品。

深圳、杭州和上海的AE团队将从客户需求定制、原理图绘制，到整个布版设计、结构装配、样机测试、分析，直到小批量试产、中批量试产、大批量量产，提供全程的服务。其背后有从美国回来的黄秀成博士带领的博士团队、很多10到20年工作经验的工程师的支持，还有与上游磁芯平面变压器、控制器厂家的合作，可以根据客户需求实现联合设计开发。

纳微还与全球很多学术机构、学院都有紧密合作，包括美国电力电子研究中心（CPES）、佛罗里达州立大学、斯坦福大学，开展各种高频、高密度电源的研究。在中国跟浙大、福州大学、南航等几所电力电子界知名高校有一些合作项目和课题研究，以此保证纳微开云棋牌官网在线客服在芯片、器件、系统应用层面的领先。

跳出手机充电圈

手机充电器领秀群伦，却在“吃着碗里看着锅里”，从消费类快充，拓展到数据中心、汽车领域，这就纳微的野心所在。

黄秀成表示，目前纳微的主要应用还是在消费类电源，但是公司蓝图一定是往数据中心、汽车方向拓展。设计难点肯定会有，包括汽车要求的芯片功率等级、电压等级和可靠性方面有更严峻的挑战。纳微开云棋牌官网在线客服对芯片设计、可靠性验证内部规范也会更加的严苛。在量产方面，良率也是非常大的挑战，目前纳微在这方面做的非常好，未来在良率方面还继续突破。数据中心、电动汽车要求更大功率的器件，纳微一定会下更多工夫克服技术难点，实现更高的可靠性和良率。

李铭钊补充说，GaN在汽车市场的增长潜力比较看好，在汽车方面主要有两个应用，一个是OBC，一个DC－DC。因为硅在市场中超过50年的历史，碳化硅（SiC）走在GaN前面10年左右，GaN最近这三五年才落地才应用，所以还是需要时间把这个材料和产品应用到不同领域。

他透露，目前纳微开云棋牌官网在线客服跟国外的汽车零件生产公司已经开始合作，并将与欧洲汽车生产商启动一个大型项目。

从消费类开始铺垫，占领巨大市场后再拓展到其他产业链，正是纳微开云棋牌官网在线客服未来GaN市场布局的战略规划。而在纳微未来5年的计划中，服务器是第二步，工业类是第三步，汽车类是第四步，值得期待。