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體技術(shù)日益成熟，加上PD3.1 標準進一步推動了PD快充標準的通用性和普及率,，快充市場被PD標準統(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)從手機擴展到顯示器,、筆記本電腦、電動工具,、個人護理,、新能源汽車、戶外電源,、IOT設備等,，蘋果就在其Macbook Pro 2021上搭載了最新的PD3.1新標準。
據(jù)BCCResearch數(shù)據(jù)顯示,，預計2022年快充滲透率將提升至24%,，市場規(guī)模將達到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,，但機會永遠都給與有準備的人,，PD快充市場爆發(fā)讓在這個領域已經(jīng)深耕十年的芯海科技快速進入了收獲期。
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標準的變遷,，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準（蘋果除外）都是從BC1.2延申而來,。
2012年7月，USB-IF發(fā)布了基于當時普遍存在的USB-A和USB-B接口的USB PD1.0標準,，描繪了通過USB 3.0 和USB 2.0 接口最高可達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接口標準和USB PD2.0 標準,，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標準，并在2017年2月發(fā)布了USB PD3.0標準的重要更新,，在USB PD3.0標準的基礎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快充標準,，這是6年后USB PD快充技術(shù)的一次重大更新,。USB PD3.1標準新增了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的應用由傳統(tǒng)的手機和筆記本電腦供電，擴充到便攜式設備,、物聯(lián)網(wǎng)設備,、智能家居、通信和安防設備,、汽車和醫(yī)療等領域,，它讓USB PD將成為真正大一統(tǒng)的供電標準，也是在這個背景下,，許多業(yè)者開始進入PD芯片領域,。
芯海科技十年磨一劍
回顧芯?？萍荚赑D快充方面的研發(fā)歷程,，儼然是伴隨著PD標準的發(fā)展史。
在智能手機走熱尤其是蘋果iPhone手機推出以后,，智能手機的續(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50%,！
2015年,，芯海PD的主控芯片推出,，當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標準發(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)劃相當超前,。
時間到了2019年，當時智能手機依然以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快充標準,，引爆了整個會場，快充從手機蔓延到多個領域,，而芯海的快充芯片猶如天女散花般從CS32G020演進到多個專用PD芯片,，如針對電源的CSU3AF10，針對PC領域的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是芯海科技今年6月推出的國內(nèi)首款滿足筆記本應用場景的高性能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,，帶來超強兼容的快充體驗,。同時，該芯片還具備強大數(shù)據(jù)管理,，支持多種ALT Mode,，幫助終端產(chǎn)品在超強快充兼容的同時，做到高清數(shù)據(jù)傳輸及多屏互動,。在應用場景上,，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,，同時擴展更多外設資源，可適配不同的SOC和不同的應用場景。
CS32G051推出后迅速獲得客戶認可,，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領域的普及。
芯?？萍嫉腜D芯片也在顯示器,、手機等領域獲得采用，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廠商以及汽車工業(yè)客戶導入了芯海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的快充協(xié)議,，以增強終端設備的充電兼容性。
1,、USB PD控制器
-符合USB PD3.1標準,，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
-做UFP時可自動進行充電能力檢測
-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)都是電源應用為主導，由電源芯片+協(xié)議構(gòu)成,，但芯?？萍嫉漠a(chǎn)品直接對標國際同類產(chǎn)品，產(chǎn)品最大亮點是針對全功能Type-C 的PD主控芯片,，相對而言應用更廣泛,。
此外，芯?？萍嫉漠a(chǎn)品是完全通過雙向認證,，這是最體現(xiàn)實力的，例如充電器對PD認證測試單向認證要求是100多項內(nèi)容,，而做雙向?qū)D認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認證中，難度最高要數(shù)PD-HOST端的認證,，PD-HOST認證既需要做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)的復雜度還是協(xié)議的復雜度都比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電源領域跨入到PD-HOST領域,，是芯海對PD協(xié)議長期耕耘，在PD領域經(jīng)過多年技術(shù)積累體現(xiàn),。
PD前景光明,，芯海任重道遠
芯海科技董事長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IC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?？萍寄茏プ×诵屡d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,，抓住未來大機遇！
