苹果入局氮化镓快充 从大数据看苹果对快充的影响

近日,行业媒体一则消息引起了我们的关注,2021年苹果公司将会推出基于氮化镓功率器件的大功率USB PD快充,与目前基于硅的充电器相比,该产品体积更小、重量更轻、更高效。

在此之前,我们也关注到了苹果公司充电配件的进一步动态,下面跟大家一起聊聊苹果入局氮化镓快充,释放了哪些信号。

一、苹果入局氮化镓快充

既然把充电器作为选配后,苹果现有电源配件产品大多还是基于上一代技术开发的,无论是体积,还是外观,走的是沉稳路线。随着消费者对充电器小型化呼声越来越高,并且多口USB-C充电器易用性得到认可,苹果充电器产品线显得有点“廉颇老矣”。

根据苹果现有产品与使用GaN芯片的适配器体积比较,这也是众厂商津津乐道的话题,使用GaN芯片的适配器体积优势明显,是现有产品的一半。来自我们观察,目前GaN在适配器上的可靠性已经经过市场验证,苹果几乎肯定会引用GaN到自家适配器产品上,将适配器小型化、轻量化。

氮化镓(gallium nitride,GaN)是第三代半导体材料,其运行速度比旧式传统硅(Si)技术加快了二十倍,并且能够实现高出三倍的功率,用于尖端快速充电器产品时,可以实现远远超过现有产品的性能,在尺寸相同的情况下,输出功率提高了三倍。

来自我们数据显示,2020年已经有10家手机厂商推出了18款氮化镓快充。OPPO、realme、小米、努比亚、三星、联想、坚果、中兴都进入氮化镓快充市场,推出了种类丰富的产品,一时间市场变得热闹非凡。平时走在行业前列的苹果,突然在氮化镓快充这件事情上掉队了。

氮化镓快充在手机品牌和第三方品牌的推动下,20W-120W氮化镓快充产品多达数百款,款式相当丰富。除此之外,笔记本电脑厂商也杀入了氮化镓快充市场,尤其是65W和以上大功率,代表品牌有联想、华硕、戴尔、小米。

如果按照市场的增速,氮化镓快充已经超过了100%复合增长,甚至更高。氮化镓跟快充的搭配,可谓是左麟右李组合。上游研发获得突破,手机、笔记本厂商看好快充应用,消费者愿意为产品埋单。

虽然苹果自家还没有推出氮化镓快充,但是不得不说,苹果对行业的推动又是至关重要的。

众所周知,iPhone12 Pro、iPhone12 Pro Max、iPhone12、iPhone12 mini这几款新机型,包装里只有一台iPhone手机、一根USB-C to Lightning快充数据线、资料说明手册,就像发布会中介绍一样,苹果为环保实现减少碳排放,在iPhone12系列中充电器已不再作为标配物品放入包装内。

苹果给出的理念是科技环保,面对数十亿重复的配件,也为了苹果减少更多的碳排放目的,从2020年10月起,所有在售iPhone均不再包含充电器。

不再包含充电器与耳机让iPhone包装盒重量与大小都同步下降,让运输货盘上可多装载70%的iPhone,为iPhone运输至全球不同位置消费者手中产生的碳排放每年可减少200万吨,相当于路面上减少45万台汽车。

二、从大数据看苹果对快充的影响

手机充电器原来是跟手机一比一标配的市场,苹果开创了不送充电器先例,众厂商紧随其后。苹果如果入局氮化镓快充,会给市场带来多大蛋糕呢?下面我们根据苹果iPhone年度出货量,以及MacBook出货量分别进行分析。

我们查询了多份2020手机出货数据,苹果出货量稳居全球前五。其中2020年Q3季度,根据国际市场研究机构Canalys数据显示,苹果在今年第三季度出货量达到了4320万部。相比其他安卓手机品牌,苹果iPhone的客单价要高出不少,用户在选购个性化配件的意愿也会更加强烈。

苹果iPhone 12不送充电器令第三方充电头厂商需求暴涨,数十家产生推出了热销20W mini PD快充充电器。根据我们从电商平台获取销售数据显示,目前已有多款第三方20W PD快充的30天销量过十万台。

伴随而来的还有,芯片缺货每年都时有发生,而今年则尤为显著。自进入下半年以来,各个领域的芯片供求关系一度十分紧张,苹果的电源芯片也出现缺货情况。而自从iPhone 12上市后,芯片缺货风波更是在消费类电源领域大肆扩散,充电器工厂交期也长达45-60天,并且愈演越烈。

可想而知,苹果还只是iPhone12不标配充电器,未来还有iPhone13、iPad等设备也会加入到科技环保中来,届时上游芯片、代工厂供货又将步入新一轮紧张局面。

根据市场研究机构Strategy Analytics最新公布的数据就显示,今年三季度,苹果笔记本电脑共出货600万台,较去年同期的430万台增加170万台,同比大增39%。苹果的M1处理器搭配自家macOS操作系统,将会成为现有Wintel联盟强有力挑战者。

来自IDC的调研数据显示,2020年,受疫情影响的中国PC市场犹如过山车一般,2020第一季度中国PC市场同比下降28.1%, 但之后的三个季度同比增长分别都在10%左右。2021年将会发生什么?IDC中国助理副总裁王吉平先生认为,2021年中国PC市场预计增长10.7%,继续保持强劲势头。

其中在笔记本电脑领域,拉动增长的大环境如中小学生专用网课笔记本、笔记本屏幕大屏化、游戏笔记本的分级与融合等。

近期京东联合我们发布了热门氮化镓充电器销量排行榜,数据来自京东APP11月销量,这是京东首次披露65W氮化镓快充这一单品市场销量排行,更是业界获取行业热门产品的权威数据。

自苹果取消手机标配充电器以来,小米、三星纷纷跟进,取消手机标配充电器逐渐成为行业趋势。手机厂商的这一举措也促进了多口氮化镓快充配件市场的发展,并成为主流。而从京东65W氮化镓销量排行榜中,10款产品中有9款为多口设计,仅1款为单口设计。

再来看看京东联合我们发布20W PD快充销量排行榜,这份榜单数据依旧来源于京东APP11月销量。在20W这个功率范围,销量第一的为苹果原装20W快充,可见虽然苹果不配充电器,但是用户对原装充电器还是情有独钟。苹果这款充电器的售价为149元,是第三方充电器的2-3倍。

三、苹果快充家族

USB PD快速充电协议是今后电子设备快充的发展趋势,而现在也有越来越多的电子设备开始支持PD快速充电。USB PD快速充电是USB-IF推出的一项快充标准,旨在推动电子设备快充协议的统一,而且也获得了苹果、谷歌、英特尔等科技巨头的支持。

苹果在支持USB PD快充这件事上,也算是走在了行业前列。只是受制于苹果自己的MFi生态,在iPhone产品中,苹果搭载的还是lightning接口;而在iPad产品线中,则是USB-C与lightning接口并存;在MacBook笔记本产品线中,苹果已经100%清一色切换到了USB-C接口。

至于苹果到底有多挺快充,下面我们分别从iPhone、iPad、MacBook、充电器四个产品线中进行分析,用数据说话。

1、iPhone

据我们统计,目前苹果已有14款支持USB PD快充的手机,其中仅两款标配了18W快充充电器,其他机型均需自行购买。同时,近期也能明显感受到,自苹果iPhone 12发布会以来,20W PD快充充电器就成为了消费类电源中备受关注的一类产品。

从图表中可见,iPhone对快充的重大贡献有两个重要里程碑。首先,早在2017年9月,苹果自iPhone 8开始,已经全系列支持快充,并且对市场培育已久。其次,2020年10月随着iPhone 12上市,买手机不送充电器的策略让整个市场对20W PD快充购买需求暴涨。

我们用一张图来直观的体现从iPhone 2G到iPhone 11 Pro Max的电池容量变化,从最初iPhone 3G的1150mAh到iPhone 11 Pro Max的3969mAh,苹果已经发布了25款机型,时间跨度12年。

虽然电池容量跨度不大,但所支持的充电功率的变化也非常稳定,附送的充电器只从5W增大到了18W,支持的充电功率也只有5W-12W-18W的功率变化。只不过随机附带的祖传5W充电器,统治了绝大多数iPhone产品,这一点相比安卓阵营,显得有些过于保守了。

2、iPad

iPad也是苹果不可忽视的一条重要快充产品线。就当读者还在关注苹果iPhone何时切换到USB-C接口的时候,苹果已经把高阶iPad逐步升级到了USB-C接口。

据我们统计,目前采用USB-C接口的iPad已经有5款,并且均支持快充功能,而且苹果还在包装盒中标配了USB PD快充。

3、MacBook

苹果MacBook笔记本电脑全面标配了USB PD快充,官网在售支持USB PD快充的充电器也占了绝大部分,相信以后市面上会全面普及USB PD快充充电器。值得称道的是,苹果12英寸New MacBook是全球第一款支持USB PD快充的数码设备,由此开创了USB-C快充时代先河。

苹果MacBook笔记本产品线分为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。标配的USB PD充电器也从最小的29W到最大的96W,笔记本的尺寸越大,级别越高也就意味着性能越好,功耗自然就越高,所以苹果为不同尺寸不同级别的MacBook笔记本标配了不同功率档位的USB PD充电器。

4、充电器

在充电器方面,尤其是USB PD快充,苹果一直保持了多个业界领先,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。相比手机上的充电速度,苹果的MacBook笔记本一直都是很超前的。

这是苹果目前已经推出的所有支持USB PD快速充电充电器列表,从最小的18W到最大的96W,共计8个型号。苹果的USB PD快速充电器产品线已经覆盖了几乎整个功率段,而这其中除了18W PD快速充电器之外剩下的几乎都是MacBook笔记本电脑标配的充电器。

再通过功率对比,从高到低,苹果历年推出的USB PD快充充电器功率变化一目了然,其中最大功率为96W,最低功率为18W。

四、苹果充电器发展史

苹果作为科技巨头,其支持USB PD快速充电协议的推动其实早就已经有所表现。2015年首次搭载USB-C并支持USB PD快速充电的New MacBook,2016年的首款配备雷电3接口的MacBook Pro,到最近刚刚发布的新款Mac电脑,苹果一直在为推进USB PD快充标准而努力着。

在苹果即将推出大功率氮化镓快充之前,我们先来一起了解苹果家族快充发展史,回顾苹果快充前进轨迹。

1、MacBook 12寸系列:首次支持PD快充并标配29W充电器

2015年,当播放完宣传视频后,库克带着新款New MacBook走上台,同时伴随着的还有台下的掌声。是的,这台就是苹果推出的最轻薄的12英寸New Macbook电脑。

2015款New MacBook机身最厚的地方仅有13.1mm,重量不到1KG,之所以如此轻薄正是因为其砍掉了包括MagSafe、USB-A和雷电2等所有的接口。而这所有的一切都由USB-C来代替,充电、数据传输等任务全部由这一个USB-C接口来完成。

正是由于这个USB-C接口的加入,苹果将原有的很多接口都砍掉了,只保留了一个C口和一个3.5mm耳机孔。让笔记本电脑的主板变的非常之小,集成度更高,节省了更多的内部空间,同时机身也变的更加轻薄。

但成也C口,败也C口,就是这唯一的一个数据/充电接口,产品是美丽了,但是用户使用起来还是难免有些不便。不过也正因此,苹果养活了一大批USB- C拓展坞厂商,这就是让人又爱又恨的苹果。

2015款New MacBook也是苹果首款配备USB-C接口的Mac电脑,也正是因为此,苹果开始在Mac电脑上普及USB-C,并且2015款New MacBook上面的USB-C接口支持充电、数据传输以及视频拓展。

2015年首款New MacBook配备的是29W充电器,但后续在2016年和2017年推出的MacBook配备的都是一个30W的PD充电器,采用单USB-C输出设计,支持最高30W的输出功率。

2、MacBook Air系列重出江湖:配备30W PD充电器

2016年苹果并没有更新MacBook Air产品线,直到2018年MacBook Air才被提起。而这一时期的MacBook Air也进行了升级,机身更加轻薄,砍掉多余的接口,仅在左侧留下了2个雷电3接口,并且附带的充电器依旧是30W PD快速充电器。

不管是2018款、2019款、2020年初款,直至2020年底苹果新推出的ARM版MacBook Air依然采用的是30W PD充电器。尽管苹果抛弃了功耗更高的intel处理器,但是充电器依然保持不变,至少目前在Air这条产品线上没有任何变化。

3、13.3英寸MacBook Pro产品线获更新,标配61W PD充电器

2016年苹果更新了MacBook产品线,推出了新款MacBook Pro。此次的新款MacBook Pro大刀阔斧的砍掉了所有多余的接口,仅留下了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,整体机身也变得更加轻薄。

13.3英寸的MacBook Pro配备的是61W充电器,实际看具体参数,可见支持最高20.3V3A,也就是61W的充电功率。不过仔细看参数部分,5V、9V、20V均有,唯独缺少了15V电压档位。

旧款61W充电器缺少15V电压档位对向iPad Pro这样需要15V充电档位的设备来说不是很友好,所以苹果后面又推出了新款61W PD充电器,新增了15V3A快充档位。

2017款MacBook Pro也正式沿用了16款的设计,侧面依旧标配了双雷电3接口。而标配的充电器则依旧是支持61W的输出功率,这一‘传统’也在2020年底推出的ARM平台的13.3英寸MacBook Pro上面得以应用。

4、15.4英寸MacBook Pro标配87W PD充电器

而15.4英寸的MacBook Pro由于体量更大,功耗自然更高。所以苹果为其标配了更大功率的充电器:苹果87W PD充电器,这也是当时苹果推出的最大功率的充电器。

从参数中可以看出支持5.2V、9V以及20.2V三个输出电压档位,唯独缺少12V电压档位,到2019款的15.4英寸MacBook Pro上依旧使用的是87W PD充电器。

5、苹果有史以来最大功率的PD充电器:96W

2019年11月13号,苹果悄然在官方上架了新款MacBook Pro,新款MacBook Pro拥有16英寸的大屏幕,可以看做是15英寸的升级版,这是苹果有史以来最大尺寸的笔记本电脑。

除了屏幕更大,性能更强之外,16英寸所配备的充电器也是更大的。此次苹果为16英寸的MacBook Pro配备了比15英寸更大的96W充电器,但充电器的体积相较于此前的87W相差不大。

细致观察一下参数,支持5.2V3A、9V3A、15V3A、20.5V4.7A四个固定电压档位,最高支持96W的输出功率,这也是目前苹果笔记本电脑所标配的最大功率的充电器了。

五、苹果推动氮化镓快充普及

苹果向来是科技行业的先行者,其推出的产品经常会成为业界风向标。而这一次苹果氮化镓快充会给我们带来哪些惊喜,从目前已知的信息来看,还很难联想到具体产品。不过一旦苹果氮化镓快充推行市场,势必对现有的氮化镓上下游生态带来重大利好,这其中就包括氮化镓功率器件、氮化镓控制器、快充协议芯片、生产制造工厂等。

先来看下目前已经进入氮化镓快充市场的功率器件企业,PI、纳微、英诺赛科、英飞凌、GaN Systems、氮矽、量微、聚能创芯、芯冠、能华等。其中不少原厂氮化镓功率器件已经出货量超过千万颗,在市面上已经大规模商用。

其次再来还有氮化镓控制器,目前安森美、英飞凌、MPS、矽力杰、TI、南芯、美思迪赛、亚成微、昂宝、杰华特、艾科微等。2021年还会推出不少控制器与氮化镓功率器件合封的单芯片,如此一来将会大大减少氮化镓充电器PCBA中的外围元器件,简化制造流程,提升生产效率。

有了氮化镓功率器件和控制器,快充协议芯片也不可或缺。此外生产制造工厂也会从中获益,这也是氮化镓快充上游关键环节。

六、总结

在iPhone12手机取消标配充电器的举措,让苹果抢先霸占了不少媒体头条。但是在充电速度和充电配件的多样化方面,苹果还是略显保守。

不过,回顾2015年发布的new MacBook,2017年发布的iPhone8,不难发现苹果很早就已经在布局USB-C和USB PD快充,只是边尝试、边摸索。由于iPhone出货量庞大,加上其它安卓手机厂商在电池这件事上吃过亏,苹果的快充技术谈不上激进,并且略偏保守。

在推广快充这件事上,苹果还真是认真的,因为苹果是USB-IF协会董事会核心成员,在参与标准制定、市场推广方面,起到了积极的推动作用,这点有目共睹。

大家关注苹果将于2021年推出氮化镓快充这件事上并非空穴来风,一方面宣布iPhone不配充电器后,遍布全球的Apple Store也需要上架更多的充电配件以供用户选择,尤其是目前苹果产品线中缺少的多口USB-C充电器。

另一方面苹果MacBook Pro笔记本电脑,对于大功率的快充还是刚需,目前苹果自家的充电器体积普遍偏大。相比于苹果在无线充、TWS耳机等外设上的大手笔研发投入,充电器上的创新可谓是乏善可陈。

最后,氮化镓快充经过近年来的大规模应用,技术上已经满足苹果的极苛要求,并且产能上也可保障苹果用于标配笔记本出货的需求。成本也是苹果所关注的,随着技术及市场化应用逐渐成熟,大规模量产后,成本将不是问题,每年都会有一个重大突破。其中2022年氮化镓芯片将会与传统功率器件价格持平,到了2023年甚至成本更具优势。

苹果推出氮化镓快充,这个将是2021年消费电源最劲爆的事件,让我们一起等风来。

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