作者：電子創(chuàng)新網(wǎng)張國斌

　　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)一步推動了PD快充標(biāo)準(zhǔn)的通用性和普及率，快充市場被PD標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一已經(jīng)是大勢所趨，在華為、蘋果、OPPO、小米、VIVO等眾多廠商推動下，快充技術(shù)從手機(jī)擴(kuò)展到顯示器、筆記本電腦、電動工具、個人護(hù)理、新能源汽車、戶外電源、IOT設(shè)備等，蘋果就在其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2022年快充滲透率將提升至24%，市場規(guī)模將達(dá)到27.43億美元。受下游市場需求拉動，快充芯片市場需求呈現(xiàn)爆炸性增長，但機(jī)會永遠(yuǎn)都給與有準(zhǔn)備的人，PD快充市場爆發(fā)讓在這個領(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?？萍嫉腜D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)議來實現(xiàn)。后來的QC、AFC、SCP、FCP等幾乎所有的私有快充標(biāo)準(zhǔn)（蘋果除外）都是從BC1.2延申而來。

　　2012年7月，USB-IF發(fā)布了基于當(dāng)時普遍存在的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USB-C連接器和在線纜中增加CC通信線，實現(xiàn)了功率雙向傳輸和最大100W供電，解決了USB PD1.0實行中遇到的難點。

　　2015年底，USB-IF協(xié)會推出了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)，也是在這個背景下，許多業(yè)者開始進(jìn)入PD芯片領(lǐng)域。

　　芯?？萍际昴ヒ粍?/p>

　　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)走熱尤其是蘋果iPhone手機(jī)推出以后，智能手機(jī)的續(xù)航成為一個痛點，于是，充電寶開始走熱，2011年，芯海科技就開始研發(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)時市面比較流行的是高通的QC2.0、QC3.0，芯?？萍冀?jīng)過分析也選擇跟進(jìn)Type-C PD協(xié)議，初步完成產(chǎn)品布局，現(xiàn)在看來，這個決定非常正確。

　　2016年，芯?？萍纪瞥隽酥С諴D2.0的CSS34P16，這是一顆通用的高性價比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?？萍糃S32G020通過了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Type-C接口，其產(chǎn)品規(guī)劃相當(dāng)超前。

　　時間到了2019年，當(dāng)時智能手機(jī)依然以QC協(xié)議居多，PD快充還沒有普及，隨著蘋果發(fā)布iPhone8手機(jī)開始慢慢替換到Type-C接口，快充市場開始發(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)會發(fā)布了最新的USB PD3.1快充標(biāo)準(zhǔn)，引爆了整個會場，快充從手機(jī)蔓延到多個領(lǐng)域，而芯海的快充芯片猶如天女散花般從CS32G020演進(jìn)到多個專用PD芯片，如針對電源的CSU3AF10，針對PC領(lǐng)域的CS32G051，芯海還將推出針對車規(guī)的快充芯片。

　　芯海PC快充芯片CS32G051迅速起量

　　CS32G051是芯?？萍冀衲?月推出的國內(nèi)首款滿足筆記本應(yīng)用場景的高性能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，帶來超強(qiáng)兼容的快充體驗。同時，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，做到高清數(shù)據(jù)傳輸及多屏互動。在應(yīng)用場景上，CS32G051具有高集成度、更安全及易開發(fā)的特性，不僅能滿足筆記本C口管家的基本需求，同時擴(kuò)展更多外設(shè)資源，可適配不同的SOC和不同的應(yīng)用場景。

　　CS32G051推出后迅速獲得客戶認(rèn)可，國內(nèi)某知名筆記本大廠迅速下單，同時，芯?？萍家搏@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)廠商以及汽車工業(yè)客戶導(dǎo)入了芯海PD快充方案。

　　具體來說，CS32G051有如下特點：

　　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檢測模塊，SBU Switch，USB2.0 MUX，USB BC1.2。同時還集成了多種手機(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

　　-支持900mA、1.5A或3A廣播

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

　　-做UFP時可自動進(jìn)行充電能力檢測

　　-支持Dead Battery檢測

　　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GPIO

　　6、封裝：QFN32（4mm*4mm*0.75mm）

　　全功能覆蓋，正面PK國際廠商

　　目前，PD市場已經(jīng)吸引眾多玩家入場，多家廠商推出來支持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，但芯海科技的產(chǎn)品直接對標(biāo)國際同類產(chǎn)品，產(chǎn)品最大亮點是針對全功能Type-C 的PD主控芯片，相對而言應(yīng)用更廣泛。

　　此外，芯?？萍嫉漠a(chǎn)品是完全通過雙向認(rèn)證，這是最體現(xiàn)實力的，例如充電器對PD認(rèn)證測試單向認(rèn)證要求是100多項內(nèi)容，而做雙向?qū)D認(rèn)證測試項的要求大概是單項的3~4倍。這僅僅是做電源，如果要做數(shù)據(jù)傳輸則會有1000多項測試，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)測試，ALT Mode 包括DP、USB4.0, TBT等，相對于單一的PD電源產(chǎn)品，PD-HOST無論是從系統(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PD協(xié)議長期耕耘，在PD領(lǐng)域經(jīng)過多年技術(shù)積累體現(xiàn)。

　　PD前景光明，芯海任重道遠(yuǎn)

　　芯?？萍级麻L盧國建曾在華為海思的前身華為ASIC部門工作多年，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代表的是未來一個大市場，芯海科技能抓住了新興大趨勢也是長期投入的回報，今年上半年，某國產(chǎn)筆記本電腦成為黑馬，芯海PD芯片獲得海量訂單，這是對創(chuàng)新者投入的激勵，希望本土更多廠商布局長遠(yuǎn)，抓住未來大機(jī)遇！