荔园定律:氮化镓快充技术的发展定律


△欢迎扫码咨询
作者:深圳大学:钟智祥、吴雨桐、蒋冰;
浙江大学:李京波;江南大学:敖金平;
电子科技大学:朱仁强、张波;
复旦大学:桑立雯;
北京大学:魏进;
西安电子科技大学:刘志宏,张春福;
北京大学东莞光电研究院:王琦;
湖南大学:胡伟;
北京大学深圳研究生院:周航;
深圳平湖实验室:万玉喜、张道华;
第三代半导体产业技术创新战略联盟:赵璐冰;广东电网有限责任公司电力科学研究院:李盈;
深圳市洲明科技股份有限公司:陈黎暄;
肯特智能技术(深圳)股份有限公司:陈胜森;
广东天域半导体股份有限公司:李锡光;
福建三安光电股份有限公司:林科闯;
无锡华润华晶微电子有限公司:巴建锋 储凯闻;
苏州能讯高能半导体有限公司:裴轶;
江西誉鸿锦芯片科技有限公司:闫怀宝;
红与蓝微电子(上海)有限公司:杨战武;
深圳市倍思科技有限公司:何世友;
深圳罗马仕科技有限公司:李秋華;
通信作者:深圳大学:刘新科
自氮化镓技术应用于消费类快充领域以来,其发展一直呈现蓬勃之势。2023 年,我们通过深入的市场调研,对当时的发展规律进行了系统总结,由此得出了 “荔园定律”。而在 “荔园定律” 提出至今的两年时间里,经过持续的跟踪与研究发现,直到 2025 年,消费类氮化镓快充依然遵循着快速迭代的规律。即平均每间隔12 个月,商用氮化镓快充的输出功率提升 50 % 左右。从2018 年 Anker 发布的 30 W 氮化镓快充至今,部分品牌已推出功率超过 300 W,功率密度超过 3.3 W/cm³ 的产品,展现了惊人的发展速度。
图 1 整合了氮化镓快充产品的 3C 认证信息,可直观比对不同年度上市产品的功率参数分布情况。从体积的数据分布图 1 (a)看,2021 年以前的快充产品多集中在 1 W/cm³ 下方,功率密度普遍处于 0.7-0.9 W/cm³ 区间,反映出早期氮化镓技术尚未完全成熟。到 2023 年,大部分快充产品突破 1 W/cm³,甚至少部分已突破 2 W/cm³,可能是行业首款实验性高密度产品。2024 到 2025 年快充产品密集分布于 1-3 W/cm³ 带。最高点达到 3.3 W/cm³,但仍有少数产品回落到 1.8 W/cm³ 附近,反映市场出现技术分层——部分厂商追求极限密度,另一部分则侧重成本与稳定性。

图1:(a)氮化镓快充输出功率-产品体积图;(b)化镓快充输出功率-产品质量图
从质量数据分布图 1 (b)来看,2018 年,Anker 推出的首款 30 W 氮化镓快充,质量 54 g,功率密度仅 0.53 W/g。2022 年,OPPO 发布 200 W 氮化镓快充,其质量为 147 g,功率密度达 1.36 W/g,成为首个突破 200 W 且功率密度超 1 W/g的快充产品。Realme 和 Taigao 分别在 2024 年和2025 年推出 240 W 氮化镓快充,功率密度分别达到 1.44 W/g 和 1.37 W/g,树立了行业新典范。
通过收集历年氮化镓快充产品中功率和功率密度最高的相关数据,分别绘制了功率密度增长(见图 2(a))以及功率增长情况(见图 2(b))的图表。通过观察图 2(a)和(b)可以发现,这些高功率产品的发展路径呈现出明显的上升趋势,其功率和功率密度随时间推移不断攀升,且提升速度与之前提出的“荔园定律”高度吻合,即平均每间隔 12 个月,商用氮化镓快充的输出功率提升 50% 左右。充分证明了该定律在描述氮化镓快充技术发展时的准确性和前瞻性。

图2:近几年消费类氮化镓快充(a)功率密度增长情况;(b)功率增长情况
2020 年起,氮化镓(GaN)技术从消费级快充向工业级电源领域加速渗透。研究团队再次对2018-2025 年消费级快充及工业级氮化镓电源产品进行了全面调研 , 并绘制出图 3。从图 3 (a)中可以清晰看到,工业级氮化镓电源在效率方面平均高出 4 % 左右,且在功率输出方面高三倍以上,普遍高于消费级氮化镓快充产品。这表明氮化镓在工业领域已得到更为广泛且深入的应用,其高功率、高效率的特性在工业场景中得以充分发挥,满足了工业设备对高性能电源的需求,展现出广阔的应用前景。
从图 3 (b)数据分布看,2020-2021 年氮化镓技术初期主要验证中低功率场景,2020 年HUAWEI 推出的 3000 W 产品已展现功率密度提升潜力。至 2022 年,GaNEXT 推出 3600 W 氮化镓服务器电源,功率较早期提升 20%,但受限于封装技术,体积效率仍较低。同期行业平均功率密度低于 5 W/cm³,主要面向边缘计算等轻量化场景。2023 年以后,Navitas 在氮化镓服务器电源方面持续突破,从 2023 年 3200 W 产品功率密度达 5.88 W/cm³,到 2024 年 4500 W 模块更提升至 13.79 W/cm³,两年间体积效率增长 134%。此时 GaN 技术开始规模化应用于数据中心,8500 W 原型机亮相(2024 年),功率较 2022 年提升136 %,标志 GaN 突破中高功率界限。而在工业级氮化镓电源领域,氮化镓的功率输出密度普遍在 3-6 W/cm³ 区间内,比消费类氮化镓快充高出两到三倍,再一次印证了氮化镓在工业领域的突出优势。

图3:(a)工业级和消费级氮化镓电源效率-功率图;(b)工业级氮化镓电源功率-体积图
通过系统整合近年工业级氮化镓服务器电源峰值功率数据及消费级产品参数,构建功率 - 年份坐标系,形成了图 4 所示工业与消费领域功率演变技术发展对比图。通过深入分析这张图表,我们清晰地观察到氮化镓技术的发展轨迹。数据表明,氮化镓功率器件的性能提升与“荔园定律” 高度契合。具体而言,工业级氮化镓电源的输出功率大约每 12 个月就会提升 50%。
通过研究消费级氮化镓快充和工业级氮化镓服务器电源的发展趋势,可以总结出以下规律 :
无论是消费级氮化镓快充还是工业级氮化镓服务器电源,其输出功率均呈现出显著的增长趋势。
平均每 12 个月,氮化镓快充的输出功率提升 50% 左右 ;

图4:氮化镓消费级快充和工业级电源发展
年年有荔枝压枝,年年有定律成章。当三月荔枝花香漫过深圳大学荔园,科研的星火在枝叶间跃动。我们围坐树下,以花香为引,剖解氮化镓快充的脉络,让每缕甜香都凝成智慧的结晶。愿岁岁花相似,定律常新,以荔园的风,吹开科技长河里永不褪色的春天 。
声明 :本篇文章属于原创,数据来自网上,拒绝原文转载,如果需要转载,请联系我们。
《化合物半导体》各矩阵媒体平台长期面向读者征稿啦!
不限题材和体裁,若贵司有最新的产品发布、
前沿的技术进展、融资量产的利好讯息
都欢迎您通过以下邮箱进行投递~
lynnw@actintl.com.hk

往/期/回/顾




阅读原文
