近幾年，隨著氮化鎵、碳化硅等第三代功率半導(dǎo)體技術(shù)日益成熟，加上PD3.1 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步推動(dòng)了PD快充標(biāo)準(zhǔn)的通用性和普及率，快充市場(chǎng)被PD標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一已經(jīng)是大勢(shì)所趨，在華為、蘋(píng)果、OPPO、小米、VIVO等眾多廠商推動(dòng)下，快充技術(shù)從手機(jī)擴(kuò)展到顯示器、筆記本電腦、電動(dòng)工具、個(gè)人護(hù)理、新能源汽車(chē)、戶外電源、IOT設(shè)備等，蘋(píng)果就在其Macbook Pro 2021上搭載了最新的PD3．1新標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)BCCResearch數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)2022年快充滲透率將提升至24%，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到27.43億美元。受下游市場(chǎng)需求拉動(dòng)，快充芯片市場(chǎng)需求呈現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)，但機(jī)會(huì)永遠(yuǎn)都給與有準(zhǔn)備的人，PD快充市場(chǎng)爆發(fā)讓在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)深耕十年的芯海科技快速進(jìn)入了收獲期。

PD快充協(xié)議的發(fā)展

在分析芯海科技的PD芯片之前我們先回顧一下PD標(biāo)準(zhǔn)的變遷，這樣更有助于我們理解芯海十年磨一劍的歷程。

2010年，USB-IF協(xié)會(huì)下屬的BC（Battery Charging）小組制定BC1.2（Battery Charging V1.2）協(xié)議，主要用于規(guī)范電池充電的需求，該協(xié)議最早基于USB2.0協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。后來(lái)的QC、AFC、SCP、FCP等幾乎所有的私有快充標(biāo)準(zhǔn)（蘋(píng)果除外）都是從BC1.2延申而來(lái)。

2012年7月，USB-IF發(fā)布了基于當(dāng)時(shí)普遍存在的USB-A和USB-B接口的USB PD1.0標(biāo)準(zhǔn)，描繪了通過(guò)USB 3.0 和USB 2.0 接口最高可達(dá)100W供電能力的美好前景。

2014年8月，USB-IF協(xié)會(huì)發(fā)布了具有革命性意義的Type-C 1.0接口標(biāo)準(zhǔn)和USB PD2.0 標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)USB-C連接器和在線纜中增加CC通信線，實(shí)現(xiàn)了功率雙向傳輸和最大100W供電，解決了USB PD1.0實(shí)行中遇到的難點(diǎn)。

2015年底，USB-IF協(xié)會(huì)推出了USB PD3.0標(biāo)準(zhǔn)，并在2017年2月發(fā)布了USB PD3.0標(biāo)準(zhǔn)的重要更新，在USB PD3.0標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上增加了可編程電源PPS。

2021年5月，USB-IF協(xié)會(huì)發(fā)布了最新的USB PD3.1快充標(biāo)準(zhǔn)，這是6年后USB PD快充技術(shù)的一次重大更新。USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)新增了28V、36V、48V三個(gè)拓展輸出電壓，并將最大輸出功率提升至240W。此外還在拓展功率范圍中增加了三組可調(diào)電壓檔（簡(jiǎn)稱AVS），分別為15V-28V 5A、15V-36V 5A以及15V-48V 5A。

USB PD3.1把USB PD的應(yīng)用由傳統(tǒng)的手機(jī)和筆記本電腦供電，擴(kuò)充到便攜式設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能家居、通信和安防設(shè)備、汽車(chē)和醫(yī)療等領(lǐng)域，它讓USB PD將成為真正大一統(tǒng)的供電標(biāo)準(zhǔn)，也是在這個(gè)背景下，許多業(yè)者開(kāi)始進(jìn)入PD芯片領(lǐng)域。

芯?？萍际昴ヒ粍?/span>

回顧芯?？萍荚赑D快充方面的研發(fā)歷程，儼然是伴隨著PD標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展史。

在智能手機(jī)走熱尤其是蘋(píng)果iPhone手機(jī)推出以后，智能手機(jī)的續(xù)航成為一個(gè)痛點(diǎn)，于是，充電寶開(kāi)始走熱，2011年，芯?？萍季烷_(kāi)始研發(fā)軟件三合一充電寶里的主控芯片CSU8RP3119B，這顆芯片曾經(jīng)市占率高達(dá)50%！

2015年，芯海PD的主控芯片推出，當(dāng)時(shí)市面比較流行的是高通的QC2.0、QC3.0，芯?？萍冀?jīng)過(guò)分析也選擇跟進(jìn)Type-C PD協(xié)議，初步完成產(chǎn)品布局，現(xiàn)在看來(lái)，這個(gè)決定非常正確。

2016年，芯海科技推出了支持PD2.0的CSS34P16，這是一顆通用的高性價(jià)比PD芯片，目前該芯片仍在持續(xù)出貨。

2017年P(guān)D3.0標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，芯?？萍家餐揭?guī)劃了PD3.0的芯片產(chǎn)品。2018年上半年，芯海科技CS32G020通過(guò)了PD3.0認(rèn)證，這也是目前芯海PD的明星產(chǎn)品，一顆芯片可以支持雙通道，支持兩個(gè)Type-C接口，其產(chǎn)品規(guī)劃相當(dāng)超前。

時(shí)間到了2019年，當(dāng)時(shí)智能手機(jī)依然以QC協(xié)議居多，PD快充還沒(méi)有普及，隨著蘋(píng)果發(fā)布iPhone8手機(jī)開(kāi)始慢慢替換到Type-C接口，快充市場(chǎng)開(kāi)始發(fā)生緩慢的改變，到2020~2021年，手機(jī)PD爆發(fā)。

2021年5月，USB-IF協(xié)會(huì)發(fā)布了最新的USB PD3.1快充標(biāo)準(zhǔn)，引爆了整個(gè)會(huì)場(chǎng)，快充從手機(jī)蔓延到多個(gè)領(lǐng)域，而芯海的快充芯片猶如天女散花般從CS32G020演進(jìn)到多個(gè)專用PD芯片，如針對(duì)電源的CSU3AF10，針對(duì)PC領(lǐng)域的CS32G051，芯海還將推出針對(duì)車(chē)規(guī)的快充芯片。

芯海PC快充芯片CS32G051迅速起量

CS32G051是芯?？萍冀衲?月推出的國(guó)內(nèi)首款滿足筆記本應(yīng)用場(chǎng)景的高性能32位PD協(xié)議芯片。該產(chǎn)品集成多種協(xié)議棧，融合快速充電技術(shù)規(guī)范 UFCS，除了PD協(xié)議外，還可以支持到SCP、AFC、QC2.0/3.0等眾多快充協(xié)議，帶來(lái)超強(qiáng)兼容的快充體驗(yàn)。同時(shí)，該芯片還具備強(qiáng)大數(shù)據(jù)管理，支持多種ALT Mode，幫助終端產(chǎn)品在超強(qiáng)快充兼容的同時(shí)，做到高清數(shù)據(jù)傳輸及多屏互動(dòng)。在應(yīng)用場(chǎng)景上，CS32G051具有高集成度、更安全及易開(kāi)發(fā)的特性，不僅能滿足筆記本C口管家的基本需求，同時(shí)擴(kuò)展更多外設(shè)資源，可適配不同的SOC和不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

CS32G051推出后迅速獲得客戶認(rèn)可，國(guó)內(nèi)某知名筆記本大廠迅速下單，同時(shí)，芯海科技也獲得了英特爾的大力支持，推廣該芯片在PC領(lǐng)域的普及。

芯海科技的PD芯片也在顯示器、手機(jī)等領(lǐng)域獲得采用，最新的Redmi顯示器 27英寸 4K顯示器就采用了芯?？萍嫉腜D芯片CS32G020。

目前已經(jīng)有多家頭部顯示器與手機(jī)廠商以及汽車(chē)工業(yè)客戶導(dǎo)入了芯海PD快充方案。

具體來(lái)說(shuō)，CS32G051有如下特點(diǎn)：

CS32G051是適用于PC應(yīng)用的USB Type-C和USB PD控制器。集成了Type-C CC 和USB PD所有功能，HPD檢測(cè)模塊，SBU Switch，USB2.0 MUX，USB BC1.2。同時(shí)還集成了多種手機(jī)的快充協(xié)議，以增強(qiáng)終端設(shè)備的充電兼容性。

1、USB PD控制器

-符合USB PD3.1標(biāo)準(zhǔn)，支持PPS功能

-支持PD3.1 FRS功能

-支持被配置為DFP，UFP或DRP

2、符合USB Type-C規(guī)范

-集成2組CC口(CC1_A/CC2_A，CC1_B/CC2_B)

-線纜鏈接和方案檢測(cè)

-支持900mA、1.5A或3A廣播

-集成VCONN MOSFETs，支持OCP，帶載300mA，600mA過(guò)流保護(hù)

-做UFP時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行充電能力檢測(cè)

-支持Dead Battery檢測(cè)

3、其他快充協(xié)議

-QC2.0、QC3.0、QC4+

-FCP、SCP、SSCP、AFC

-BC1.2、Apple Mode

4、集成Analog Mux

-1組SBU Switch For AUX_P/N

-1組USB2.0 MUX For DP/DM,2:1，滿足480Mbps的通信要求

5、MCU資源豐富

-12K SRAM，256K Flash（支持雙區(qū)分配）

-4組I2C/SMBUS，支持主/從

-26個(gè)GPIO

6、封裝：QFN32（4mm*4mm*0.75mm）

全功能覆蓋，正面PK國(guó)際廠商

目前，PD市場(chǎng)已經(jīng)吸引眾多玩家入場(chǎng)，多家廠商推出來(lái)支持PD協(xié)議的快充芯片，如天德鈺、英集芯、南芯、智融、慧能泰等，相比較而言，國(guó)內(nèi)其他廠商產(chǎn)品大多數(shù)都是電源應(yīng)用為主導(dǎo)，由電源芯片+協(xié)議構(gòu)成，但芯?？萍嫉漠a(chǎn)品直接對(duì)標(biāo)國(guó)際同類產(chǎn)品，產(chǎn)品最大亮點(diǎn)是針對(duì)全功能Type-C 的PD主控芯片，相對(duì)而言應(yīng)用更廣泛。

此外，芯?？萍嫉漠a(chǎn)品是完全通過(guò)雙向認(rèn)證，這是最體現(xiàn)實(shí)力的，例如充電器對(duì)PD認(rèn)證測(cè)試單向認(rèn)證要求是100多項(xiàng)內(nèi)容，而做雙向?qū)D認(rèn)證測(cè)試項(xiàng)的要求大概是單項(xiàng)的3~4倍。這僅僅是做電源，如果要做數(shù)據(jù)傳輸則會(huì)有1000多項(xiàng)測(cè)試，比電源要高10倍！

在USB-IF PD認(rèn)證中，難度最高要數(shù)PD-HOST端的認(rèn)證，PD-HOST認(rèn)證既需要做DRP雙向，又需要支持ALT Mode的相關(guān)測(cè)試，ALT Mode 包括DP、USB4.0, TBT等，相對(duì)于單一的PD電源產(chǎn)品，PD-HOST無(wú)論是從系統(tǒng)的復(fù)雜度還是協(xié)議的復(fù)雜度都比PD電源產(chǎn)品難度高很多，這也是為什么PD-HOST一直被臺(tái)系和美系占據(jù)的原因之一。芯海能夠從PD電源領(lǐng)域跨入到PD-HOST領(lǐng)域，是芯海對(duì)PD協(xié)議長(zhǎng)期耕耘，在PD領(lǐng)域經(jīng)過(guò)多年技術(shù)積累體現(xiàn)。

PD前景光明，芯海任重道遠(yuǎn)

芯?？萍级麻L(zhǎng)盧國(guó)建曾在華為海思的前身華為ASIC部門(mén)工作多年，他深諳“板凳要坐十年冷”的道理，一款I(lǐng)C爆款產(chǎn)品的背后凝結(jié)的多年的潛心投入，PD3.1代表的是未來(lái)一個(gè)大市場(chǎng)，芯?？萍寄茏プ×诵屡d大趨勢(shì)也是長(zhǎng)期投入的回報(bào)，今年上半年，某國(guó)產(chǎn)筆記本電腦成為黑馬，芯海PD芯片獲得海量訂單，這是對(duì)創(chuàng)新者投入的激勵(lì)，希望本土更多廠商布局長(zhǎng)遠(yuǎn)，抓住未來(lái)大機(jī)遇?。ㄍ辏?/span>