蘋果殺入氮化鎵充電器:這意味著什么?

近日,行業媒體一則消息引起了我們的關注,2021年Apple將會推出基于氮化鎵功率器件的大功率USB PD快充,與目前基于硅的充電器相比,該產品體積更小、重量更輕、更高效。

在此之前,我們也關注到了Apple充電配件的進一步動態,下面跟大家一起聊聊蘋果入局氮化鎵快充,釋放了哪些信號,

一、蘋果入局氮化鎵快充

既然把充電器作為選配后,蘋果現有電源配件產品大多還是基于上一代技術開發的,無論是體積,還是外觀,走的是沉穩路線,隨著消費者對充電器小型化呼聲越來越高,并且多口USB-C充電器易用性得到認可,蘋果充電器產品線顯得有點“廉頗老矣”,

根據蘋果現有產品與使用GaN芯片的適配器體積比較,這也是眾廠商津津樂道的話題,使用GaN芯片的適配器體積優勢明顯,是現有產品的一半。來自我們觀察,目前GaN在適配器上的可靠性已經經過市場驗證,蘋果幾乎肯定會引用GaN到自家適配器產品上,將適配器小型化、輕量化,

氮化鎵(gallium nitride,GaN)是第三代半導體材料,其運行速度比舊式傳統硅(Si)技術加快了二十倍,并且能夠實現高出三倍的功率,用于尖端快速充電器產品時,可以實現遠遠超過現有產品的性能,在尺寸相同的情況下,輸出功率提高了三倍。

來自我們數據顯示,2020年已經有10家行動電話廠商推出了18款氮化鎵快充。OPPO、realme、小米、努比亞、三星、聯想、堅果、中興都進入氮化鎵快充市場,推出了種類豐富的產品,一時間市場變得熱鬧非凡。平時走在行業前列的蘋果,突然在氮化鎵快充這件事情上掉隊了,

氮化鎵快充在行動電話品牌和第三方品牌的推動下,20W-120W氮化鎵快充產品多達數百款,款式相當豐富。除此之外,筆記本電腦廠商也殺入了氮化鎵快充市場,尤其是65W和以上大功率,代表品牌有聯想、華碩、戴爾、小米。

如果按照市場的增速,氮化鎵快充已經超過了100%復合增長,甚至更高,氮化鎵跟快充的搭配,可謂是左麟右李組合,上游研發獲得突破,行動電話、筆記本廠商看好快充應用,消費者愿意為產品埋單。

雖然蘋果自家還沒有推出氮化鎵快充,但是不得不說,蘋果對行業的推動又是至關重要的,

眾所周知,iPhone12 Pro、iPhone12 Pro Max、iPhone12、iPhone12 mini這幾款新機型,包裝里只有一臺iPhone行動電話、一根USB-C to Lightning快充數據線、資料說明手冊,就像發布會中介紹一樣,蘋果為環保實現減少碳排放,在iPhone12系列中充電器已不再作為標配物品放入包裝內。

蘋果給出的理念是科技環保,面對數十億重復的配件,也為了蘋果減少更多的碳排放目的,從2020年10月起,所有在售iPhone均不再包含充電器,

不再包含充電器與耳機讓iPhone包裝盒重量與大小都同步下降,讓運輸貨盤上可多裝載70%的iPhone,為iPhone運輸至全球不同位置消費者手中產生的碳排放每年可減少200萬噸,相當于路面上減少45萬臺汽車。

二、從大數據看蘋果對快充的影響

行動電話充電器原來是跟行動電話一比一標配的市場,蘋果開創了不送充電器先例,眾廠商緊隨其后。蘋果如果入局氮化鎵快充,會給市場帶來多大蛋糕呢?下面我們根據蘋果iPhone年度出貨量,以及MacBook出貨量分別進行分析,

我們查詢了多份2020行動電話出貨數據,蘋果出貨量穩居全球前五。其中2020年Q3季度,根據國際市場研究機構Canalys數據顯示,蘋果在今年第三季度出貨量達到了4320萬部,相比其他安卓行動電話品牌,蘋果iPhone的客單價要高出不少,用戶在選購個性化配件的意愿也會更加強烈。

蘋果iPhone 12不送充電器令第三方充電頭廠商需求暴漲,數十家產生推出了熱銷20W mini PD快充充電器。根據我們從電商平臺獲取銷售數據顯示,目前已有多款第三方20W PD快充的30天銷量過十萬臺。

伴隨而來的還有,芯片缺貨每年都時有發生,而今年則尤為顯著,自進入下半年以來,各個領域的芯片供求關系一度十分緊張,蘋果的電源芯片也出現缺貨情況。而自從iPhone 12上市后,芯片缺貨風波更是在消費類電源領域大肆擴散,充電器工廠交期也長達45-60天,并且愈演越烈,

可想而知,蘋果還只是iPhone12不標配充電器,未來還有iPhone13、iPad等設備也會加入到科技環保中來,屆時上游芯片、代工廠供貨又將步入新一輪緊張局面,

根據市場研究機構Strategy Analytics最新公布的數據就顯示,今年三季度,蘋果筆記本電腦共出貨600萬臺,較去年同期的430萬臺增加170萬臺,同比大增39%。蘋果的M1處理器搭配自家macOS操作系統,將會成為現有Wintel聯盟強有力挑戰者,

來自IDC的調研數據顯示,2020年,受疫情影響的大陸PC市場猶如云霄飛車一般,2020第一季度大陸PC市場同比下降28.1%, 但之后的三個季度同比增長分別都在10%左右,2021年將會發生什么?IDC大陸助理副總裁王吉平先生認為,2021年大陸PC市場預計增長10.7%,繼續保持強勁勢頭。

其中在筆記本電腦領域,拉動增長的大環境如大陸小生專用網課筆記本、筆記本屏幕大屏化、游戲筆記本的分級與融合等。

近期京東聯合我們發布了熱門氮化鎵充電器銷量排行榜,數據來自京東APP11月銷量,這是京東首次披露65W氮化鎵快充這一單品市場銷量排行,更是業界獲取行業熱門產品的權威數據。

自蘋果取消行動電話標配充電器以來,小米、三星紛紛跟進,取消行動電話標配充電器逐漸成為行業趨勢,行動電話廠商的這一舉措也促進了多口氮化鎵快充配件市場的發展,并成為主流,而從京東65W氮化鎵銷量排行榜中,10款產品中有9款為多口設計,僅1款為單口設計,

再來看看京東聯合我們發布20W PD快充銷量排行榜,這份榜單數據依舊來源于京東APP11月銷量。在20W這個功率范圍,銷量第一的為蘋果原裝20W快充,可見雖然蘋果不配充電器,但是用戶對原裝充電器還是情有獨鐘。蘋果這款充電器的售價為149元,是第三方充電器的2-3倍。

三、蘋果快充家族

USB PD快速充電協議是今后電子設備快充的發展趨勢,而現在也有越來越多的電子設備開始支持PD快速充電,USB PD快速充電是USB-IF推出的一項快充標準,旨在推動電子設備快充協議的統一,而且也獲得了蘋果、谷歌、英特爾等科技巨頭的支持,

蘋果在支持USB PD快充這件事上,也算是走在了行業前列。只是受制于蘋果自己的MFi生態,在iPhone產品中,蘋果搭載的還是lightning接口;而在iPad產品線中,則是USB-C與lightning接口并存;在MacBook筆記本產品線中,蘋果已經100%清一色切換到了USB-C接口,

至于蘋果到底有多挺快充,下面我們分別從iPhone、iPad、MacBook、充電器四個產品線中進行分析,用數據說話。

1、iPhone

據我們統計,目前蘋果已有14款支持USB PD快充的行動電話,其中僅兩款標配了18W快充充電器,其他機型均需自行購買。同時,近期也能明顯感受到,自蘋果iPhone 12發布會以來,20W PD快充充電器就成為了消費類電源中備受關注的一類產品,

從圖表中可見,iPhone對快充的重大貢獻有兩個重要里程碑,首先,早在2017年9月,蘋果自iPhone 8開始,已經全系列支持快充,并且對市場培育已久。其次,2020年10月隨著iPhone 12上市,買行動電話不送充電器的策略讓整個市場對20W PD快充購買需求暴漲。

我們用一張圖來直觀的體現從iPhone 2G到iPhone 11 Pro Max的電池容量變化,從最初iPhone 3G的1150mAh到iPhone 11 Pro Max的3969mAh,蘋果已經發布了25款機型,時間跨度12年。

雖然電池容量跨度不大,但所支持的充電功率的變化也非常穩定,附送的充電器只從5W增大到了18W,支持的充電功率也只有5W-12W-18W的功率變化。只不過隨機附帶的祖傳5W充電器,統治了絕大多數iPhone產品,這一點相比安卓陣營,顯得有些過于保守了。

2、iPad

iPad也是蘋果不可忽視的一條重要快充產品線,就當讀者還在關注蘋果iPhone何時切換到USB-C接口的時候,蘋果已經把高階iPad逐步升級到了USB-C接口。

據我們統計,目前采用USB-C接口的iPad已經有5款,并且均支持快充功能,而且蘋果還在包裝盒中標配了USB PD快充,

3、MacBook

蘋果MacBook筆記本電腦全面標配了USB PD快充,官網在售支持USB PD快充的充電器也占了絕大部分,相信以后市面上會全面普及USB PD快充充電器,值得稱道的是,蘋果12英寸New MacBook是全球第一款支持USB PD快充的數位設備,由此開創了USB-C快充時代先河。

蘋果MacBook筆記本產品線分為12英寸New MacBook、13.3英寸MacBook Air、13.3英寸MacBook Pro、15.4英寸MacBook Pro以及16英寸MacBook Pro,標配的USB PD充電器也從最小的29W到最大的96W,筆記本的尺寸越大,級別越高也就意味著性能越好,功耗自然就越高,所以蘋果為不同尺寸不同級別的MacBook筆記本標配了不同功率檔位的USB PD充電器,

4、充電器

在充電器方面,尤其是USB PD快充,蘋果一直保持了多個業界領先,如29W是第一只USB-C口快充,87W也是第一只大功率USB-C口快充,相比行動電話上的充電速度,蘋果的MacBook筆記本一直都是很超前的。

這是蘋果目前已經推出的所有支持USB PD快速充電充電器列表,從最小的18W到最大的96W,共計8個型號,蘋果的USB PD快速充電器產品線已經覆蓋了幾乎整個功率段,而這其中除了18W PD快速充電器之外剩下的幾乎都是MacBook筆記本電腦標配的充電器。

再通過功率對比,從高到低,蘋果歷年推出的USB PD快充充電器功率變化一目了然,其中最大功率為96W,最低功率為18W,

四、蘋果充電器發展史

蘋果作為科技巨頭,其支持USB PD快速充電協議的推動其實早就已經有所表現。2015年首次搭載USB-C并支持USB PD快速充電的New MacBook,2016年的首款配備雷電3接口的MacBook Pro,到最近剛剛發布的新款Mac電腦,蘋果一直在為推進USB PD快充標準而努力著,

在蘋果即將推出大功率氮化鎵快充之前,我們先來一起了解蘋果家族快充發展史,回顧蘋果快充前進軌跡。

1、MacBook 12寸系列:首次支持PD快充并標配29W充電器

2015年,當播放完宣傳視訊后,庫克帶著新款New MacBook走上臺,同時伴隨著的還有臺下的掌聲,是的,這臺就是蘋果推出的最輕薄的12英寸New Macbook電腦。

2015款New MacBook機身最厚的地方僅有13.1mm,重量不到1KG,之所以如此輕薄正是因為其砍掉了包括MagSafe、USB-A和雷電2等所有的接口,而這所有的一切都由USB-C來代替,充電、數據傳輸等任務全部由這一個USB-C接口來完成。

正是由于這個USB-C接口的加入,蘋果將原有的很多接口都砍掉了,只保留了一個C口和一個3.5mm耳機孔。讓筆記本電腦的主板變的非常之小,集成度更高,節省了更多的內部空間,同時機身也變的更加輕薄。

但成也C口,敗也C口,就是這唯一的一個數據/充電接口,產品是美麗了,但是用戶使用起來還是難免有些不便。不過也正因此,蘋果養活了一大批USB- C拓展塢廠商,這就是讓人又愛又恨的蘋果。

2015款New MacBook也是蘋果首款配備USB-C接口的Mac電腦,也正是因為此,蘋果開始在Mac電腦上普及USB-C,并且2015款New MacBook上面的USB-C接口支持充電、數據傳輸以及視訊拓展。

2015年首款New MacBook配備的是29W充電器,但后續在2016年和2017年推出的MacBook配備的都是一個30W的PD充電器,采用單USB-C輸出設計,支持最高30W的輸出功率,

2、MacBook Air系列重出江湖:配備30W PD充電器

2016年蘋果并沒有更新MacBook Air產品線,直到2018年MacBook Air才被提起,而這一時期的MacBook Air也進行了升級,機身更加輕薄,砍掉多余的接口,僅在左側留下了2個雷電3接口,并且附帶的充電器依舊是30W PD快速充電器,

不管是2018款、2019款、2020年初款,直至2020年底蘋果新推出的ARM版MacBook Air依然采用的是30W PD充電器。盡管蘋果拋棄了功耗更高的intel處理器,但是充電器依然保持不變,至少目前在Air這條產品線上沒有任何變化。

3、13.3英寸MacBook Pro產品線獲更新,標配61W PD充電器

2016年蘋果更新了MacBook產品線,推出了新款MacBook Pro。此次的新款MacBook Pro大刀闊斧的砍掉了所有多余的接口,僅留下了USB-C接口,和上面的New MacBook相同,此次MacBook Pro全系使用USB-C取代之前的MagSafe以及USB-A等接口。正因如此,整體機身也變得更加輕薄,

13.3英寸的MacBook Pro配備的是61W充電器,實際看具體參數,可見支持最高20.3V3A,也就是61W的充電功率,不過仔細看參數部分,5V、9V、20V均有,唯獨缺少了15V電壓檔位。

舊款61W充電器缺少15V電壓檔位對向iPad Pro這樣需要15V充電檔位的設備來說不是很友好,所以蘋果后面又推出了新款61W PD充電器,新增了15V3A快充檔位,

2017款MacBook Pro也正式沿用了16款的設計,側面依舊標配了雙雷電3接口。而標配的充電器則依舊是支持61W的輸出功率,這一‘傳統’也在2020年底推出的ARM平臺的13.3英寸MacBook Pro上面得以應用,

4、15.4英寸MacBook Pro標配87W PD充電器

而15.4英寸的MacBook Pro由于體量更大,功耗自然更高,所以蘋果為其標配了更大功率的充電器:蘋果87W PD充電器,這也是當時蘋果推出的最大功率的充電器,

從參數中可以看出支持5.2V、9V以及20.2V三個輸出電壓檔位,唯獨缺少12V電壓檔位,到2019款的15.4英寸MacBook Pro上依舊使用的是87W PD充電器。

5、蘋果有史以來最大功率的PD充電器:96W

2019年11月13號,蘋果悄然在官方上架了新款MacBook Pro,新款MacBook Pro擁有16英寸的大屏幕,可以看做是15英寸的升級版,這是蘋果有史以來最大尺寸的筆記本電腦,

除了屏幕更大,性能更強之外,16英寸所配備的充電器也是更大的。此次蘋果為16英寸的MacBook Pro配備了比15英寸更大的96W充電器,但充電器的體積相較于此前的87W相差不大,

細致觀察一下參數,支持5.2V3A、9V3A、15V3A、20.5V4.7A四個固定電壓檔位,最高支持96W的輸出功率,這也是目前蘋果筆記本電腦所標配的最大功率的充電器了,

五、蘋果推動氮化鎵快充普及

蘋果向來是科技行業的先行者,其推出的產品經常會成為業界風向標,而這一次蘋果氮化鎵快充會給我們帶來哪些驚喜,從目前已知的資訊來看,還很難聯想到具體產品。不過一旦蘋果氮化鎵快充推行市場,勢必對現有的氮化鎵上下游生態帶來重大利好,這其中就包括氮化鎵功率器件、氮化鎵控制器、快充協議芯片、生產制造工廠等,

先來看下目前已經進入氮化鎵快充市場的功率器件企業,PI、納微、英諾賽科、英飛凌、GaN Systems、氮矽、量微、聚能創芯、芯冠、能華等,其中不少原廠氮化鎵功率器件已經出貨量超過千萬顆,在市面上已經大規模商用,

其次再來還有氮化鎵控制器,目前安森美、英飛凌、MPS、矽力杰、TI、南芯、美思迪賽、亞成微、昂寶、杰華特、艾科微等,2021年還會推出不少控制器與氮化鎵功率器件合封的單芯片,如此一來將會大大減少氮化鎵充電器PCBA中的外圍元器件,簡化制造流程,提升生產效率。

有了氮化鎵功率器件和控制器,快充協議芯片也不可或缺,此外生產制造工廠也會從中獲益,這也是氮化鎵快充上游關鍵環節,

六、總結

在iPhone12行動電話取消標配充電器的舉措,讓蘋果搶先霸占了不少媒體頭條。但是在充電速度和充電配件的多樣化方面,蘋果還是略顯保守。

不過,回顧2015年發布的new MacBook,2017年發布的iPhone8,不難發現蘋果很早就已經在布局USB-C和USB PD快充,只是邊嘗試、邊摸索,由于iPhone出貨量龐大,加上其它安卓行動電話廠商在電池這件事上吃過虧,蘋果的快充技術談不上激進,并且略偏保守。

在推廣快充這件事上,蘋果還真是認真的,因為蘋果是USB-IF協會董事會核心成員,在參與標準制定、市場推廣方面,起到了積極的推動作用,這點有目共睹。

大家關注蘋果將于2021年推出氮化鎵快充這件事上并非空穴來風,一方面宣布iPhone不配充電器后,遍布全球的Apple Store也需要上架更多的充電配件以供用戶選擇,尤其是目前蘋果產品線中缺少的多口USB-C充電器。

另一方面蘋果MacBook Pro筆記本電腦,對于大功率的快充還是剛需,目前蘋果自家的充電器體積普遍偏大,相比于蘋果在無線充、TWS耳機等外設上的大手筆研發投入,充電器上的創新可謂是乏善可陳。

最后,氮化鎵快充經過近年來的大規模應用,技術上已經滿足蘋果的極苛要求,并且產能上也可保障蘋果用于標配筆記本出貨的需求,成本也是蘋果所關注的,隨著技術及市場化應用逐漸成熟,大規模量產后,成本將不是問題,每年都會有一個重大突破。其中2022年氮化鎵芯片將會與傳統功率器件價格持平,到了2023年甚至成本更具優勢,

蘋果推出氮化鎵快充,這個將是2021年消費電源最勁爆的事件,讓我們一起等風來。

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